【正文】 能實時的測量溫度是很重要的，而一些特殊場所 的 環(huán)境惡劣，不適合人員 工作，在這種環(huán)境中該系統(tǒng)就能得到廣泛的應用，代替一些需要人為的工作 ， 相比于其他傳統(tǒng)的測溫方法具有很明顯的優(yōu)點 。但當時都不知道什么是無線傳輸， 如何 不用溫度計也能檢測到溫度。 圖 52 室溫為 ℃時的調(diào)試圖 基于單片機的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng) 18 ℃時的結(jié)果，左邊為發(fā)射模塊，右邊為接收模塊，如圖53所示。 調(diào)試結(jié)果 ℃ 的結(jié)果， 左邊為發(fā)射模塊，右邊為接收模塊， 如圖51所示 。 ，測試不 同的溫度值。 先將兩個模塊分別復位了。 STC89C52RC 單片機， NRF24L01 無線模塊 分別插入對應的模塊（注意引腳順序）。 Keil 對程序分別進行編譯，沒有錯誤后生成 HEX 文件。單片機通過各自的模塊分別獲取溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)賦值給 P0 口，利用 P2 口進行控制輸出，最后在數(shù)碼管上顯示， 其流程圖如圖 46所示。 開 始初 始 化C E 置 低配 置 C O N F I G 為 接 收模 式寫 入 接 收 地 址打 開 接 收 通 道 0設 置 工 作 頻 率設 置 接 收 數(shù) 據(jù) 寬 度寫 入 發(fā) 射 功 率 與 數(shù)據(jù) 傳 輸 率C E 置 高判 斷 接 收 中 斷讀 接 收 數(shù) 據(jù)是否 圖 45 無線接收模塊軟件設計流程圖 在此系統(tǒng)中發(fā)射模塊和接收模塊各有一個顯示部分，但兩者所要實現(xiàn)的功能和軟件設計基 本相同，所以在此就將兩個部分放在一起作介紹了。其次當接收端檢測到有效的地址和 CRC 后，就會在接收堆棧中存入數(shù)據(jù)包，將高電平給予狀態(tài)寄存器中的中斷位，產(chǎn)生中斷信號使得 IRQ 端口以低電平工作，最后通過判斷允許 MCU 去讀出溫度數(shù)據(jù)。 基于單片機的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng) 14 開 始復 位 D S 1 8 B 2 0D S 1 8 B 2 0 執(zhí) 行 寫 入D S 1 8 B 2 0 執(zhí) 行 讀 出讀 出 溫 度 數(shù) 據(jù) 給 單片 機單 片 機 進 行 數(shù) 據(jù) 處理 圖 43 DS18B20 溫度檢測軟件設計 流程圖 開 始初 始 化置 低 C E配 置 C O N F I G 為 發(fā) 射模 式寫 入 發(fā) 送 地 址寫 入 接 收 地 址寫 入 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)允 許 數(shù) 據(jù) 通 道 0設 置 工 作 頻 率設 置 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 與功 率C E 置 高延 時C E 置 低清 狀 態(tài) 寄 存 器 圖 44 無線發(fā)射模塊軟件設計流程圖 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 15 當模塊需要的是接收數(shù)據(jù)時，就要將 NRF24L01 無線 模塊的工作方式設置為接收方式。當模塊需要的是發(fā)射數(shù)據(jù)時，就要將 NRF24L01 無線模塊的工作方式設置為發(fā)射方式，再將需要發(fā)射的溫度數(shù)據(jù)目地址寫入 NRF24L01 無線模塊的緩沖區(qū)，等到程序延時后將數(shù)據(jù)發(fā)射出去，這里的地址包含了數(shù)據(jù)地址 TX— PLD 和目標地址 TX— ADDR。 首先進行各端口的初始化操作，其中初始化內(nèi)容分為配置單片機的 I／ O 口，使之和對應的 NRF24L01 無線模塊端口正常通信，接著 是 相關(guān)寄存器的設置，最終要實現(xiàn)的就是 NRF24L01 無線模塊和單片機按需要正常通信。 在對 DS18B20 復位以后，當接收到相對應的信號時，就會跳過讀 ROM 中讀序列號，然后開始對溫度進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，等到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)保存。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 13 開 始初 始 化 無 線 模 塊延 時 進 入確 定 接 收 模 式接 收 溫 度 數(shù) 據(jù)顯 示 溫 度 數(shù) 據(jù) 圖 42 接收模塊流程圖 軟件的分步設計 溫度檢測軟件設計 對于溫度檢測模塊的軟件設計中，使用 DS18B20 溫度傳感器 來測溫時必須嚴格遵守單總線協(xié)議，從而保證準確的通訊的數(shù)據(jù)。其次進入循環(huán)模式判斷狀態(tài)寄存器是不是有接收到中斷信號，如果寄存器確定有接收到中斷信號，那就讓程序從 RX_FIFO buffer 讀出二進制形式的溫度數(shù) 據(jù)。 開 始初 始 化 無 線 模 塊延 時 進 入啟 動 溫 度 轉(zhuǎn) 換讀 取 溫 度 數(shù) 據(jù)處 理 溫 度 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 溫 度 數(shù) 據(jù)顯 示 溫 度 數(shù) 據(jù) 圖 41 發(fā)射模塊流程圖 對于接收模塊系統(tǒng)的設計也是一個循環(huán)的系統(tǒng)，系統(tǒng)也是不停的重復著同樣的工作。最后是單片機的讀取溫度，溫度處理，主函 數(shù)的調(diào)用每個子函數(shù)進行最后的處理，發(fā)送溫度數(shù)據(jù)和顯示溫度數(shù)據(jù)。具體步驟如下，先定義 NRF24L01 無線模塊 的每個端口，配置 NRF24L01 無線模塊 的各種參數(shù)，進行 NRF24L01 無線模塊 的初始化。只有同時給位選端低電平，段選端高電平時數(shù)碼 管才能正常工作 。在使用時通過位選對其進行 選通 控制，四個位選端分別連接四個 S9012 三極管的發(fā)射極 SMGSMG SMG SMG4，然后接地。 電路 如圖37所示。 電路如圖 36 所示 。 為了解決這個問題，所以 采用了 S9012 三極管放大信號的辦法 。 S9012 三極管是一種非常普遍的三極管，在很多家用電器里都有 用到 ，各種放大電路中也經(jīng)常用到， S9012 三極管的應用是很廣泛 的 。 電路如圖 35 所示 。 + IRQ MISO MOSI SCK CSN CER11KR21KR31KR41KR51KR61K12345678GNDJ4 圖 34 接收 模塊電路圖 供電電路 的設計 AMS1117 是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，本設計采用的 是 ，為無線發(fā)射模塊和接收模塊提供 的電壓。 + IRQ MISO MOSI SCK CSN CER11KR21KR31KR41KR51KR61K12345678GNDJ4 圖 33 發(fā)射模塊 電路圖 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 9 在此次設計中將 NRF24L01 作為 接收 模塊時， 各引腳 CSN、 MISO、 IRQ、 MOSI、SCK、 CE，對應的接 在 單片機的 、 、 、 、 、 。 在此次設計中將 NRF24L01 作為 發(fā)射模塊 時，各引腳 CSN、 MISO、 IRQ、 MOSI、SCK、 CE，對應的接 在 單片機的 、 、 、 、 、 。在使用時 NRF24L01 無線模塊輸出的功率和無線通信的頻段可以通過編程實現(xiàn)控制，此次設計中我用到了 NRF24L01 無線模塊的六個控制端和單片機通訊，分別是 CE、 SCK、 MISO、 MOSI、 IRQ、 CSN，通過在每個端口串聯(lián)一個 1KΩ的電阻進行限流。 基于單片機的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng) 8 123J1DS18B20+5V溫度傳感器R7 圖 32 溫度 檢測 電路 基于 NRF24L01 的無線發(fā)射模塊 與接收模塊 的設計 NRF24L01 無線 模塊是近期生產(chǎn)的一種新型射頻收發(fā)模塊，能夠 完成 無線數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收。在此次的設計中采用的是 與傳感器進行通信，通過單片機進行編程控制和數(shù)據(jù)處理。 復位電路晶振電路P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7R XD ( P 3 . 0 )TX D ( P 3 . 1 )T 0 ( P 3 . 4 )T 1 ( P 3 . 5 )( P 3 . 2 )I N T 0( P 3 . 3 )I NT 1( P 3 . 7 )RD( P 3 . 6 )WRV SSX 1X 2R ES ETV CC12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221? 10 μ F1 0 k ?1 2 M Hz3 0 pF3 0 p FP S E NAL E / P R O GEA / Vpp5V?5V?1k ?ST C8 9 C5 22k ? 圖 31 復位電路 基于 DS18B20 的 測溫 電路 的設計 溫度檢測 電路如圖 32 所示 。復位 單路的設計 有好幾種，在此次設計中，根據(jù)設計的需要我采用的是手動復位的方法。 這部分 電路使用的是 單片機的 XTAL2（ 18 腳）和 XTAL1（ 19 腳），在電路 中電容的作用是對振蕩頻率起到微調(diào)，在電容大小的選擇上是根據(jù)晶振頻率的大小對應選擇的，一般 6MHZ 的晶振選擇 20pF 的電容， 12MHZ 的晶振選擇 30pF 的電容。最小系統(tǒng)的電路又可分為 晶振電路 和 復位電路 兩個部分， 電路如圖31所示。實物如圖 27所示。由于此次顯示 的內(nèi)容 需要有小數(shù)點所以選擇了八段數(shù)碼管，根據(jù)測溫的需求選擇了四 個 一體的數(shù)碼管 。 數(shù)碼管如果按段數(shù)劃分的話，可以分為七段和八段 數(shù)碼管 ， 七 段和 八 段 的 區(qū)別在于 八段 的 數(shù)碼管多 了 一個 顯示位 ， 即為小數(shù)點位 （ dp），這個小數(shù)點 使得 數(shù)碼管能更準確的將內(nèi)容顯示出來了。所以在溫度傳感器上選擇了 DS18B20。在將封裝后的 DB18B20 應用時，具有體積小，重量輕，形式多樣，而且還不容易因為外力原因損壞的優(yōu)點，可以適用于許多惡劣狹窄的環(huán)境中。 圖 26 DS18B20 引腳圖 DS18B20 溫度傳感器相比于傳統(tǒng)的溫度傳感器具有很多優(yōu)點。 當用這種傳統(tǒng)方法測量溫度是會有很多的問題，這都源于熱敏電阻不具有的可基于單片機的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng) 6 靠性，容易出現(xiàn)問題，而且測溫的準確性低，所測得的溫度數(shù)據(jù) 還 必須通過特定的電路才能將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 送給單片機處理。 穩(wěn)壓器的 實物 如圖25所示 ，其引腳功能從做到有分別 為 GND， Vout， Vint。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 5 表 21 NRF24L01 工作模式 工作 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX_FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→0 停留在發(fā)送式 ， 直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機模式 2 1 0 1 TX_FIFO 為空 待機模式 1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 圖 24 NRF24L01 引腳 圖 穩(wěn)壓器 AMS1117 的選擇 AMS1117 屬于正向的低壓降壓穩(wěn)壓器，固定輸出版的 AMS1117 穩(wěn)壓器可按輸出電壓進行分類，分為 、 、 、 、 、 、 ，每個版的 AMS1117穩(wěn)壓器只能輸出一種電壓。 結(jié)合以上分析無線模塊選擇 NRF24L01。 NRF24L01 與 NRF905 相 比較，在傳輸距離上 NRF905 優(yōu)于 NRF24L01，但在價格上 NRF905 比 NRF24L01 貴很多，并且在此次設計中不需要 較 遠距離 的數(shù)據(jù) 傳輸，如果用 NRF905 的話就 會 顯得浪費。 NRF24L01 無線模塊擁有四種工作模式，分別為發(fā)射模式、接收模式、空閑模式和掉電模式，通過配置寄存器來選擇工作模式，在使用時NRF24L01 的引腳可以和單片機的任何端口 連接使用，但在編程控制時要注意 。其引腳功能如圖 23 所示。對于初學者 52單片機相 比 51 單片機 要好 用 一些， 因為 可編程存儲器 大，不會出現(xiàn)存儲不夠的情況， 在編程時就可以不用考慮程序的精簡。兩者都 是 一款擁有可編程存儲器 大小 為 8K 的單片機， STC89C52RC 單片機 使用的內(nèi)核是 MCS51 經(jīng)典內(nèi)核， AT89C52 兼容標準 MCS51指令系統(tǒng) 。原因是數(shù)碼管使用的是動態(tài)掃描的方式進行顯示，如果不使用 9012 三極管 進行