【正文】 這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實際溫度。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。現(xiàn)場溫度直接以 一線總線 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 2176。C 。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。C~+125176。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 表 2：常用配置寄存器 地址（ H） 寄存器名稱 功能 00 CONFIG 設(shè)置 24L01 工作模式 01 EN_AA 設(shè)置接收通道及自動應(yīng)答 02 EN_RXADDR 使能接收通道地址 03 SETUP_AW 設(shè)置地址寬度 04 SETUP_RETR 設(shè)置自動重發(fā)數(shù)據(jù)時間和次數(shù) 07 STATUS 狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(tài) 0A~0F RX_ADDR_P0~P5 設(shè)置接收通道地址 10 TX_ADDR 設(shè)置接收接點地址 11~16 RX_PW_P0~P5 設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 17 nRF24L01 模塊原理圖 nRF24L01 單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振，偏置電阻，去耦電 容。 nRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過 SPI 口訪問。與 SPI 相關(guān)的指令共有 8個，使用時這些控制指令由 nRF24L01 的 MOSI 輸入。如下圖，給出 SPI 操作及時序圖： 圖 SPI 讀操作 圖 SPI 寫操作 配置字 SPI 口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為 10 Mb/s，傳輸時先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。最后接收成功時，若 CE 變低，則 nRF24L01 進入空閑模式 1。當接收方檢測到有效的地址和CRC 時，就將數(shù)據(jù)包存儲在 RX FIFO 中，同時中斷標志位 RX_DR置高， IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU去取數(shù)據(jù)。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進入空閑模式 2。最后發(fā)射成功時 ,若 CE為低則 nRF24L01 進入空閑模式 1。若未收到應(yīng)答，基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 15 則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。若自動應(yīng)答開啟，那么 nRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答 接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址 TX_ADDR 一致）。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 14 在掉電模式下電流損耗最小，同時 nRF24L01 也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 工作模式 通過配置寄存器可將 nRF241L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表 所示。 CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端 ， 微處理器可通過此引腳配置 nRF24L01： IRQ：中斷標志位 ； VDD：電源輸入端 ； VSS：電源地 ； XC2， XC1：晶體振蕩器引腳 。 引腳功能及描述 nRF24L01 的封裝及引 腳排列如圖所示。 nRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制 ； 硬件集成 OSI 鏈路層 ； 具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能 ； 片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼 ； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s； 125 個頻道 ； 與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容 ； QFN20 引腳 4 mm179。 nRF24L01 功耗低 ,在以 6 dBm 的功率發(fā)射時，工作電流也只有 9 mA。 單片機最小系統(tǒng)如圖 ： 圖 單片機最小系統(tǒng) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 C 5 2C13 0 p FC23 0 p FX11 2 M H zX1X2V C CR11 0 KC31 0 u FR E S E TP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 7P 2 6D0D1D2D3D4D5D6D7R E S E T R X DT X DA L EP S E NIN T 0IN T 1T0T1RDWRX1X2基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 12 單片 nRF24L01 無線模塊 nRF24L01 芯片概述 nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。 （ 1）、晶振電路 晶振電路由兩個 30pF 電容和一個 12MHz 晶體振蕩器構(gòu)成，接入單片機的 X X2 引腳 。 ： RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 ： T1，計時計數(shù)器 1輸入。 ： INT1,外部中斷 1輸入。 ： TXD,串行通信輸出。 PORT3（ ― ）：端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? PORT2(― )：端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以 推動 4 個 LS 的 TTL 負載，同樣地，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當作定時器 2的外部緩沖輸入腳，而 P。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口 0 送出的地址鎖住成 為 A0― A7，再配合端口 2所送出的 A8― A15 合成一個完整的 16 位地址總線，而定位地址到 64K 的外部存儲器空間。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負載。此外，在將程序代碼燒錄至8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利 用此引腳來輸入 21 V的燒錄高壓（ Vpp）。因此在 8031 及 8032中， EA 引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平工作，當要對晶片重置時，只要對此引腳點評提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。 VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 178。 看門狗（ WDT）電路 178。 中斷喚醒省電模式 178。 2 個外部中斷源 178。 全雙工 UART 串行中斷口線 178。 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 178。 32 個雙向 I/O 口 178。 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 178。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。引腳圖如圖 此外， AT89S51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。使用 Atmel 公司 高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微機控制系統(tǒng)?？偟亩詥纹瑱C的特點可以歸納為以下幾個方面：集成度高、存儲容量大、外部擴展能力強、控制功能強、低電壓、低功耗、性能價格比高、可靠性高這幾個方面。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 6 報 警 電 路A T 8 9 S 5 2P C 機L C D 1 6 0 2 液 晶 顯示 器n R F 2 4 L 0 1 無 線 模 塊 圖 接收端系統(tǒng)方框圖 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 7 2 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計 AT89S52 單片機是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運算能力（如算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（ CPU） ,隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），只讀程序存 儲器（ ROM），輸入輸出電路（ I/O口），可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口（ SCI），顯示驅(qū)動電路（ LCD或 LED 驅(qū)動電路），脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機上，構(gòu)成一個最小然而很完善的計算機系統(tǒng)。 系統(tǒng)最終方案 發(fā)送端： 發(fā)送端由溫度傳感器 DS18B20， AT89S52 單片機， nRF24L01 無線射頻模塊，數(shù)碼管顯示模塊和外設(shè)繼電器組成。發(fā)送端用 7段數(shù)碼管顯示。 方案三：采用 LED7 段數(shù)碼顯示管顯示，其成本低，容易顯示控制，但不能顯示字符。12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及 ASCII碼，而且能夠繪制圖片，描點畫線，設(shè)計成比較理想的結(jié)果?？紤]到電路的設(shè)計，成本，還有多點通信，我們選擇方案二，即用 DS18B20 作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。 使用 DS18B20 線路簡單，編程容易，但是比 AD590 精度低。 方案二： 采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空 間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 AD590 測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場合由于 AD590 精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。 考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和程序的復(fù)雜度，我們采用方案三作為本系統(tǒng)的通信模塊。 方案二：采用 NRF24L01 無線射頻模塊進行通信， NRF24L01 是一款高速低功耗的無線通信模塊。 方案二：采用 TI 公司 CC2430 無線通信模塊，此模塊采用 Zigbee總線模式，傳輸速率可達 250kbps，且內(nèi)部集成高性能 8051 內(nèi)核。 考慮到此系統(tǒng)需要不用到 ADC，從性能和價格上綜合考慮我們選擇方案一，即用 AT89S52 作為本系統(tǒng)的主控芯片。此芯片內(nèi)置 ADC 和 SPI 總線接口，且內(nèi)部時鐘不分頻，可達到 1MPS。但其價格比較昂貴，而且是 TPFQ 貼片封裝，不利于焊接，需要 PCB 制板，大大增加了成本和開發(fā)周期。 方案二：采用 TI 公司生產(chǎn)的 MSP430F149 系列單片機作為主控芯片。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 3 1 系統(tǒng)方案分析與選擇論證 系統(tǒng)方案設(shè)計 主控芯片方案 方案一：采用傳統(tǒng)的 AT89S52 單片機作為主控芯片。 整 個系統(tǒng)有發(fā)送和接收二部分，通 過NRF24L01 無 線數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸 。 本系統(tǒng)的設(shè)計采用了 Nordic 公司新推出的工作于 頻段 NRF24L01 射頻芯片，由 AT89S52單片機控制 實現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信。凡是布線繁雜或不允許布線的場合都希望能通過無線方案來解決。如今很多家庭都會安裝室內(nèi)溫度采 集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進行遙控通風