【正文】 溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器，研制單片機(jī)測溫控制溫度等高科技的方向迅速發(fā)展。 ３５ 圖 （整體電路） 整體硬件設(shè)計如上圖所示，發(fā)送端通過溫度 傳感器測得溫度，然后發(fā)送出第一個溫度，接收端收到第一個溫度并顯示。 ３３ 圖 （接收端接收第一個溫度） 接收端接受第一個發(fā)送的溫度，接收到的第一個傳感器的溫度為 29度 圖 （發(fā)送端讀取第二個溫度傳感器的溫度） 發(fā)射端讀取第二個 DS18B20 的溫度， 2 表示第二個溫度傳感器， 28 表示此時測得的溫度。為了能夠體現(xiàn)兩個 DS18B20 的所得溫度的不同，用手按住一個傳感器來使一個傳感器溫度上升從而體現(xiàn)溫度的不同。 整個系統(tǒng)主要通過 2個 DS18B20 來讀取室內(nèi)溫度，傳送距離在 5米以內(nèi)通過無線模塊來發(fā)送和接收溫度。 單片機(jī)軟件設(shè)計 ３０ 發(fā)送端流程圖 圖 （發(fā)送端流程圖） 首先通過對 nRF905 配置口定義及 DS18B20 初始化，這里要注意的是由于每個DS18B20 的序列號都不一樣，所以在寫正式的程序之前，要先通過程序來顯示出DS18B20 的序列號，得出我所用兩個 DS18B20 的序列號為 : 0x28 ,0x96 ,0x70 ,0x27 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x62 0x28 ,0x3A ,0x48 ,0x16 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x3E 通過 ROM操作指令和存儲器操作指令將溫度送至數(shù)碼管由顯示程序現(xiàn)實程序，開始 初始化 從 DS18B20 中讀取溫度 檢查是否超出警戒溫度 數(shù)據(jù)由數(shù)碼管顯示并由無線發(fā)射模塊發(fā)射 數(shù)據(jù)經(jīng)無線發(fā)射模塊發(fā)射 ３１ 在經(jīng)由 nRF905 發(fā)射模塊發(fā)射。接入后發(fā)光二極管點亮。 報警模塊由 控制。 接收端電路圖 ２９ 原理圖如下圖： 圖 （接收端電路圖） 接收端由 單片機(jī)主控電路、 USB 電源 +5V 接入、無線模塊供電電路、數(shù)碼管顯示接口。 溫度采集模塊：溫度采集由 DS18B20 I/O 端接入單片機(jī) 口。 無線模塊控制模塊：無線模塊由 P2口控制。 顯示模塊： P3 口接無線模塊的控制端口。該電路將 +5V 電源轉(zhuǎn)經(jīng)過低壓差電壓調(diào)節(jié)器 LM1117 轉(zhuǎn)換為 +。接入后發(fā)光二極管點亮。 如圖所示： 圖 電源模塊 本設(shè)計需要一個 VCC +5V 電壓給單片機(jī)提供工作電壓。 P0口由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為數(shù)據(jù)輸出。 nRF905 工作模式由 TRX_CE,TX_EN,PWR_UP 的設(shè)置來設(shè)置編程?；顒幽Ｊ? Shockburst RX Shockburst TX ２２ 特點 應(yīng)用 1. 真正的單片 無線數(shù)據(jù)通訊 2. 低功耗 ShockBurst 工作模式 報警及安全系統(tǒng) 3. 工作電源電壓范圍 家庭自動化 4. 多通道工作 ETSI/FCC 兼容 無線遙控 5. 通道切換時間 650us 監(jiān)測 6. 極少的材料消耗 汽車 7. 無需外部 SAW 濾波器 遙感勘測 8. 輸出功率可調(diào)至 10dBm 無線門禁 9. “傳輸前監(jiān)聽”的載波檢測 協(xié)議 玩具 ，有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號輸出 ，當(dāng)?shù)刂氛_輸出地址匹配信號 CRC 和前導(dǎo)碼 (TX)，輸出功率 10dBm 時典型值為 11mA （ RX），典型值為 腳小封裝無限收發(fā)器 術(shù)語表 ADC 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換 AM 地址匹配 CD 載波檢測 ２３ CLK 時鐘 CRC 循環(huán)亢余校驗 DR 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 GFSK 高斯頻移鍵控 ISM 工業(yè)的，科學(xué)的，醫(yī)學(xué)的 KSPS KILO 每秒采樣 MCU 微控制單元 PWR_DWN 掉電 PWR_UP 上電 RX 接受 SPI 串行可編稱接口 CNS SPI 片選 MISO 主 SPI 輸入，從 SPI 輸出 MOSI 主 SPI 輸出，從 SPI 輸入 SCK SPI 串行時鐘 SPS 每秒采樣 STBY Standby TRX_CE 發(fā)射接收使能 TX 發(fā)射 TX_EN 發(fā)射使能 nRF905 的電氣特性 ２４ 1. 輸出頻率 4MHZ,外部時鐘腳負(fù)載為 5PF,晶體為 4MHZ 2. 晶體為 4MHZ 3. POWERDOWN 模式時 SPI 時鐘為 1MHZ 4. 工作在 433,868,915MHZ 的 ISM 頻段 5. 晶體頻率有 5種不同取值 6. 通道寬度和通道間隔為 200KHZ nRF905 的工作模式 可以很容易通過 SPI 接口進(jìn)行編程配置。該芯片采用了好的電源管理方式和快速的 shockburst 技術(shù)，功耗低，工作可靠，沒有復(fù)雜的通訊協(xié)議，完全對用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通訊，具有較高的傳輸速率。用 戶應(yīng)該 在 訪問 數(shù)據(jù)指 針 寄存器前先初始化 DPS至合理的 值 。 雙數(shù)據(jù)指 針 寄存器： 為 了更有利于 訪問 內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存 儲 器，系 統(tǒng) 提供了兩 路 16位數(shù)據(jù)指 針 寄存器：位于 SFR中 82H~83H的 DP0和位于 84H～ 85。 定 時 器 2 寄存器： 寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定 時 器 2 的控制位和狀 態(tài) 位和寄存器 對 RCAP2H和 RCAP2L是定 時 器 2的捕捉 /自 動 重 載 寄存器。 XTAL1:振 蕩 器反相放大器和內(nèi)部 時鐘發(fā) 生 電 路的 輸 入端。 為 了 執(zhí) 行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該 接 VCC。 EA/VPP:訪問 外部程序存 儲 器控制信號。 PSEN:外部程序存 儲 器 選 通信號（ PSEN）是外部程序存 儲 器 選 通信號。否 則 ， ALE 將被微弱拉高。如果需要，通 過 將地址 為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無效。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定 頻 率 輸 出脈沖，可用來作 為 外部定 時 器或 時鐘 使用。 ALE/PROG： 地址 鎖 存控制信號（ ALE）是 訪問 外部程序存 儲 器 時 ， 鎖 存低 8 位 ２０ 地址的 輸 出脈沖。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。晶振工作 時 ， RST腳持 續(xù) 2 個機(jī)器周期高 電 平將使 單 片機(jī) 復(fù)位。作為輸入使用，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口 ： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1，在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于背部電阻的原因，將輸出電流的觸發(fā)輸入，具體的如下圖。在這種模式下 P0 具有背部上拉電阻。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯電平，對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 １８ AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K字節(jié) FLASH,256 字節(jié) RAM,32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片 內(nèi)晶振及時鐘電路，另外， AT89S52 可降至 0HZ 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)點模式。片上 FLASH 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦肄常規(guī)編程器。 單片機(jī) AT89S52 １７ AT89S52 的特性及功能 1. 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 2. 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 FLASH 存儲器 3. 1000 次擦寫周期 4. 全靜態(tài)操作： 0HZ~33HZ 5. 二級加密程序存儲器 6. 32個可編程 I/O 口線 7. 三個 16位定時器 /計數(shù)器 8. 八個中斷源 9. 全雙工 UART 串行通信 性能特性描述 AT89S52 是一種低功耗，高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程FLASH 存儲器。 2. 當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過 8個時，就需要解決處理器的總線驅(qū)動問題。 C，轉(zhuǎn)變時間僅為 750ms。 DS18B20 只適合電壓范圍： ~；測溫范圍： ~+125176。 １６ 在電路中的連接圖： 圖 DS18B20 的主要優(yōu)勢及注意事項 DS18B20 溫度傳感器具有抗干擾性強(qiáng)，精度高，可靠性高等特性。如采用寄生工作方式，只要將 VDD 電源引腳與單總線并聯(lián)即可。 若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為復(fù)位，跳過 ROM 指令，執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換村春氣操作指令，等待 500us 溫度轉(zhuǎn)換時間。如執(zhí)行溫 度轉(zhuǎn)換指令則控制器必須等待18B20 執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為 500us。存儲器操作指令的功能是命令 18B20 作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20 之后，緊接著就是發(fā) １５ 送存儲器操作指令了。其主要原因目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并進(jìn)行處理。 控制器發(fā)送 ROM指令 :雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了 ,ROM指令共有本質(zhì) 5 條，每一個工作周期只能發(fā)一條， ROM 指令分別是 ROM 數(shù)據(jù)，指定匹配芯片，跳躍 ROM，芯片搜索，報警芯片搜索。至此 ,通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本協(xié)議 ,接下來將會是控制 器與 18B20 間的數(shù)據(jù)通信。 18B20 接到此復(fù)位信號后則會在 15~60US后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長 期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度 報 警 值 和校 驗 數(shù)據(jù)， DS18B203EEPROM，并在 RAM都存在 鏡 像，以方便用 戶 操作。第 8個字 節(jié)為計 數(shù)寄存器，是 為 了 讓 用 戶 得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、 計 算的暫 存 單 元。在上 電復(fù) 位 時 其 值 將被刷新。 RAM 數(shù)據(jù) 暫 存器： 用于內(nèi)部 計 算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉 電 后 丟 失， DS18B20共9個字 節(jié) RAM， 每 個字 節(jié)為 8位。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時位置不由用戶更改。其一個工作周期可分 為 兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。 VDD 電源電壓 GND 電壓地 ，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 F) EEPROM，限溫報警功能。 C (– 67176。 – 55176。 750毫秒。 線數(shù)據(jù)通信。超小的體積，超低的硬件開銷，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得 DS18B20更受歡迎。 接受端：接收端由 AT89S52 單片機(jī)， nRF905 無線射頻模塊，數(shù)碼管顯示模塊組成。 綜合以上兩種方案，從主控芯片可操縱程度上我選擇 AT89S52+nRF905 的組合來降低系統(tǒng)的功耗。 綜合以上方案，我選擇了經(jīng)濟(jì)實惠的 LED7 段數(shù)碼管來作為收發(fā)的顯示。 12864 是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及其 ASC11 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 方案二：采用字符液晶 LCD1602 顯示信息， 1602 是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價格便宜，容易控制。 考慮三種方案，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。 nRF905 單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體振蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。 方案二：采用 GSM模塊進(jìn)行通信， GSM 模塊需要借助移動衛(wèi) 星或者手機(jī)卡，雖說能夠遠(yuǎn)距離的傳輸，但是其成本較大、且需要內(nèi)置 SIM 卡，通信過程中還需要收費(fèi)，這樣的生產(chǎn)成本過高。 考慮到編程的問題， NTC 測溫范圍高但是需要電平轉(zhuǎn)換，這樣使得過程非常的繁瑣，所以我選擇方案二，即用 DS18B20。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫等等。 方案二：采用 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，使用方便，超小的體 積 ，超低的硬件 開 消，抗干 擾 能力 強(qiáng) ，精度高，附加功能 強(qiáng)，封裝后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。 NTC 熱敏電阻器在室溫下的 ９ 變化范圍在 100~100W 歐姆，溫度系數(shù) 2%%。 從性能和價格上綜合考慮，我選擇方案一，采用 AT