【正文】 005[10]陳小鐘,黃寧,[M].北京：人民郵電出版社,2005[7]白駒珩，雷曉平．單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用．[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.[6]馬忠梅，籍順心，(第4版)[5]楊路明．C語言程序設(shè)計(jì)教程(第2版)[4][3](第五版)[M].北京：高等教育出版社,2006.最后，感謝自己這四個(gè)月來的艱苦設(shè)計(jì)，感謝！參考文獻(xiàn)[1]在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，他們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于他們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！感謝崔興華同學(xué)，在我陷入格式修改的困境中給予我很及時(shí)的幫助，感謝他。各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。在此向龍老師表示深深的感謝和崇高的敬意！ 走的最快的總是時(shí)間，來不及感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下完美的句號。任何方案都有一個(gè)不斷改進(jìn)和完善的過程，所以以后會在主從控制方面進(jìn)行改進(jìn)，從而使本系統(tǒng)成為一套具有主從控制的無線測溫的完整系統(tǒng)。由于本人水平有限，同時(shí)又由于時(shí)間的限制，本系統(tǒng)有很多細(xì)節(jié)方面不能夠做到非常完善。 在整個(gè)系統(tǒng)的完成過程中，軟件和硬件部分都遇到了很多的問題。本系統(tǒng)是通過單片機(jī)控制無線傳輸來實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境的溫度進(jìn)行測量和傳輸，它是以STC89C52RC單片機(jī)為控制單元，以溫度傳感器DS18B20為檢測器件，以無線收發(fā)模塊NRF905完成數(shù)據(jù)的無線傳輸，用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)溫度的測量、無線傳輸、顯示。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的分析、研究、設(shè)計(jì)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題最終實(shí)現(xiàn)了一套比較完整的基于無線方式實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程采集、監(jiān)測系統(tǒng)。完整程序見光盤。 溫度傳感器DS18B20的溫度采集過程：初始化是否 完成？ 開 始DS18B20初始化發(fā)送跳過ROM指令 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令溫度轉(zhuǎn)換是否 完畢？ 讀取溫度 結(jié)束初始化是否 完成？ NO NO YES YES 溫度采集流程圖 STC89C52RC 單片機(jī)主程序設(shè)計(jì)發(fā)射端主程序流程 開 始 上電初始化 LED驅(qū)動子程序溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)子程序 數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 本章小結(jié) 本章主要闡述了對系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括底層驅(qū)動層、界面層、應(yīng)用層的設(shè)計(jì)。 程序的具體過程如下： (1) DS18B20的初始化 (2) 獲得溫度數(shù)據(jù)子程序GetTemp發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，然后延時(shí)一段時(shí)間，再發(fā)出讀溫度命令，再調(diào)用讀程序，讀出兩字節(jié)。 DS18B20溫度采集子程序設(shè)計(jì) 在程序設(shè)計(jì)中，為了提高這個(gè)操作系統(tǒng)的效率，設(shè)定了一個(gè)系統(tǒng)時(shí)基，在這個(gè)系統(tǒng)時(shí)基的基礎(chǔ)上可以設(shè)定不同的時(shí)間，為DS18B20溫度采集子程序設(shè)定了一個(gè)2秒的時(shí)間，2秒一到，就會把溫度采集標(biāo)志位置1，每一次主循環(huán)不一定都要執(zhí)行DS18B202溫度采集子程序，在進(jìn)入溫度采集子程序的第一件事就是判斷溫度采集標(biāo)志位是否為1，若為1，先將標(biāo)志位清零，則繼續(xù)進(jìn)行下面的程序，若不為1，則說明溫度采集的時(shí)間未到，則跳出溫度采集子程序。 無線發(fā)送程序流程圖如下圖所示：將工作模式設(shè)為standby和SPI模式 開 始寫TX有效數(shù)據(jù) DR=1？數(shù)據(jù)發(fā)送完畢并進(jìn)入standby模式 結(jié) 束 NO YES 數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖 LED驅(qū)動子程序設(shè)計(jì) 在無線測溫系統(tǒng)中，采用了4位數(shù)碼管動態(tài)掃描，它將4為數(shù)碼管的段線相應(yīng)地并接到一起，并接到STC89C52RC的P0口，由P0口控制段選的輸出，這樣對于一組數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示需要兩組信號控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是由位選輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位選。無線發(fā)送程序中包含三個(gè)子程序：發(fā)送模式設(shè)置子程序、數(shù)據(jù)打包子程序、檢查是否存在同頻率載波子程序。 應(yīng)用層 應(yīng)用層主要完成具體功能的實(shí)現(xiàn)，對無線測溫模塊而言，應(yīng)用層就是實(shí)現(xiàn)溫度測量及無線傳輸?shù)木唧w功能。 界面層 界面層主要提供數(shù)據(jù)交互，為應(yīng)用層和底層驅(qū)動之間以及底層驅(qū)動層各模塊之間提供數(shù)據(jù)的交互。這些程序編寫的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能，也對整個(gè)系統(tǒng)的軟件上層各部分的設(shè)計(jì)的便利性也有很大的影響。對于無線傳輸?shù)臏y溫系統(tǒng)而言，主要包括LED刷新程序MNLED、DS18B20溫度采集子程序、無線發(fā)送子程序等。第4章 無線測溫軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 編程時(shí)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)中各主要的模塊均編寫成獨(dú)立的函數(shù)，在主函數(shù)中加以調(diào)用，程序主要由以下幾個(gè)功能模塊構(gòu)成：上電初始化程序、溫度采集程序、數(shù)據(jù)發(fā)送接受程序、數(shù)碼顯示程序。 系統(tǒng)總體電路圖 圖9 硬件系統(tǒng)總電路圖 本章小結(jié) 本章主要講述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，從系統(tǒng)各組成部分分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)。原理圖如圖6。無線傳輸發(fā)送端所以單片機(jī)既可以通過DQ引腳向DS18B20發(fā)送控制字啟動采集，又可以發(fā)送控制字讀取數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)采集流程為上電后單片機(jī)初始化各個(gè)設(shè)置，配置無線模塊，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器，并通過單片機(jī)STC89C52RC控制DS18B20進(jìn)行溫度采集，采集完后單片機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成有效數(shù)字信號,具體見圖3。 各模塊功能實(shí)現(xiàn)過程及原理圖 單片機(jī)STC89C52 主控模塊 STC89C52RC單片機(jī)為主控單元，發(fā)送命令對DS18B20進(jìn)行溫度采集，由單片機(jī)發(fā)送復(fù)位脈沖，檢測DS18B20的存在情況，然后對DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令和溫度讀取指令，完成溫度數(shù)據(jù)的采集存儲，再對采集來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，送數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度，完成對NRF905的初始化設(shè)置，通過SPI口將采集來的溫度數(shù)據(jù)傳輸給NRF905的發(fā)送模塊，完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。溫度采集模塊將采集的數(shù)字溫度值傳給單片機(jī)主控單元，單片機(jī)再通過SPI接口將溫度數(shù)據(jù)傳給NRF905發(fā)送模塊，NRF905將數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)在發(fā)送端進(jìn)行數(shù)碼顯示。對溫度傳感器DS18B20和無線傳輸模塊NRF905的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測溫原理、工作過程和工作模式進(jìn)行了介紹，同時(shí)對使用的單片機(jī)STC89C52RC做了簡單的介紹。 功能實(shí)現(xiàn)方式及原理圖 圖7在自動重發(fā)模式時(shí)，DR信號在前導(dǎo)碼的開始時(shí)置高，在前導(dǎo)碼的結(jié)束開始時(shí)置低，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）信號在每次數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_始時(shí)產(chǎn)生脈沖。在發(fā)送模式時(shí)，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束時(shí)DR置高，告訴MCU如果地址匹配引腳（AM）被置高，MCU可以決定等待，觀察如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）信號被沒有置高，說明一個(gè)有效地?cái)?shù)據(jù)包已經(jīng)接收，或者放棄個(gè)可能已經(jīng)接收受的有效數(shù)據(jù)包并改變工作模式。 載波檢測：當(dāng)NRF905工作在接受模式時(shí)，如果有與器件被編程通道相同的載波出現(xiàn)，載波引腳（CD）被置高，這一特征對于避免工作在相同頻率的不同發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)碰撞非常有效，任何時(shí)候當(dāng)器件準(zhǔn)備發(fā)射送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)入接收受模式，判斷是否希望的通道輸出可以數(shù)據(jù)，這就是發(fā)射前先監(jiān)聽的協(xié)議。在配置模式下單機(jī)通過SPI接口配置高頻頭的工作參數(shù)；在發(fā)射/接收模式下單機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 (7)接口模式控制接口：該接口由PWR、TRX_CE、TX_EN組成控制由NRF905組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和SPI編程模式；待機(jī)和SPI編程模式；發(fā)射模式；接收模式。接收有效數(shù)據(jù)（TXPayload）：寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。發(fā)送地址（TXAddress）：寄存器包含目標(biāo)器件地址，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。RF配置寄存器（RFConfigurationSPI接口只有在掉電模式和Standby模式是激活的。 NRF905的所有配置都通過SPI接口進(jìn)行。在此模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。如果uPCLK（Pin3）被使能，電流消耗將增加。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，一部分晶體振蕩器是活動的。Standby模式在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，NRF905是不活動的狀態(tài)。RX、ShockBurstRX模式 MCU有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址TXaddress和有效數(shù)據(jù)TXpayload通過SPI接口傳送給NRF905應(yīng)用協(xié)議或MCU設(shè)置接口速度；MCU設(shè)置TRX_CE、TX_EN為高來活NRF905NRF905工作模式如表2：表2PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI編程10XStandby和SPI編程110ShockBurst RX111ShockBurst TX (1)典型ShockBurst總之，這意味著降低MCU的存儲器需求也就是說降低MCU成本，又同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間。RX模式中，地址匹配AM和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各接收完成。NRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。ShockBurst技術(shù)使NRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速M(fèi)CU來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋。管腳及功能如下表1： 管腳管腳名稱管腳功能說明1TRX_CE數(shù)字輸入芯片發(fā)射或接收使能2PWR_UP數(shù)字輸入芯片上電3uPLCK時(shí)鐘輸出由晶振分頻出來的時(shí)鐘4VDD電源+5VSS電源地6CD數(shù)字輸出載波檢測7AM數(shù)字輸出地址匹配8DR數(shù)字輸出接收或發(fā)射完成9VSS電源地10MISOSPISPI輸出11MOSISPISPI輸入12SCKSPISPI時(shí)鐘13CSNSPISPI使能14XC1模擬輸入晶振1腳15XC2模擬輸出晶振2腳16VSS電源地17VDD電源+18VSS電源地19VDD_PA電源輸出20ANT1射頻輸入天線1腳21ANT2射頻輸出天線2腳22VSS電源地23IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏?4VSS電源地25VDD電源+26VSS電源地27VSS電源地28VSS電源地29VSS電源地30VSS電源地31DVDD_1V2電源耦合的低壓數(shù)字電源輸出32TX_EN數(shù)字輸入=1為TX模式，=0為TR模式 表1 NRF905工作模式 NRF905采用Nordic公司的VLSI當(dāng) CSN 為低電平時(shí)，SPI 端口開始等待一條指令，在指令的引導(dǎo)下，可以對 nRF905 進(jìn)行不同的操作，滿足主機(jī)的需要。 SPI 接口由 MISO(主入從出)、MOSI(主出從入)、SCK（串行移位時(shí)鐘）、CSN（從使能信號）四種信號構(gòu)成：CSN 決定唯一從設(shè)備與主設(shè)備進(jìn)行讀寫操作的開始信號，如果沒有 CSN，主機(jī)僅能與一個(gè)從機(jī)進(jìn)行通訊；主設(shè)備通過產(chǎn)生 SCK（移位時(shí)鐘來）發(fā)起通訊；通訊時(shí)，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿由 MISO 輸出，在緊接著的下降沿由 MOSI 輸入，這樣經(jīng)過 8/16 次時(shí)鐘的改變，完成 8 位數(shù)據(jù)的傳輸。 作為從