【正文】 9 開始 初始化 從 DS18B20 讀溫度 轉(zhuǎn)換溫度為十進制 延時 將溫度寫入發(fā)射數(shù)組 發(fā)射數(shù)據(jù) 圖 41 發(fā) 射部分總體流程圖 接收部分 接收部分的總體思路是這樣的，首 先還是初始化 nRF24L01，然后進入大循環(huán)判斷狀態(tài)寄存器是否有接收中斷 [10]。 主程序流程圖設計 首先對 LCD1602 初始化，再進行按鍵掃描，設定溫度的上下限值，然后對無線接收模塊進行初始化，接著傳輸溫度數(shù)據(jù)，并判斷是 否有超出人工設定的范圍，要是超過了就啟動報警程序，要是不超過則繼續(xù)判斷，如此循環(huán)。 (4)運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化管理。這樣，即便于調(diào)試，鏈接 ， 又 方便 移植 、 修改。在本系統(tǒng)中，軟件設計要 求做到以下幾點： (1)軟件結(jié)構(gòu) 要 清晰， 簡潔 ，流程合理。 D3 為電源指示燈。 圖 37 溫度傳感器接口電路 8 電源模塊 發(fā)射和接收都采用 3 節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過實驗驗證在系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定都能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換比較方便。如圖 36 所示。 MCU溫度檢測模塊無線發(fā)射模塊MCU溫度顯示模塊無線接收模塊 7 圖 35 聲音報警電路圖 按鍵控制電路 本電路設計了三個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵。當外界溫度超過預設溫度上下限時，為更加有效的引起注意，及時關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)設計了聲報警電路。 圖 32 NRF24L01 無線發(fā)射接線圖 圖 33 NRF24L01 無線接收模塊接線圖 顯示模塊 顯示采用 LCD1602 顯示， 經(jīng)過無線傳輸后 ， 溫度數(shù)據(jù)信息將在 1602 液晶顯示芯片上進行顯示 ， 1602 液晶顯示芯片 采用標準 的 16 腳接口 [7]， 顯示電路如圖 34。溫度無線傳輸采用 NRF24L01 無線模塊， nRF24L01 單端匹配網(wǎng)絡：晶振，偏置電阻，去耦電容。 6 圖 31 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 無線收發(fā)模塊 本模塊由 nRF24L01 及其外圍電路組成。而且本文采用 nRF24L01 無線傳輸模塊，打破了傳統(tǒng)操作中距離受限 布線復雜 等問題，使系統(tǒng)操作更容易實現(xiàn)。然而傳統(tǒng)的溫度測量裝置在環(huán)境、成本等因素下很難滿足現(xiàn)在的需求。像這樣的傳感器僅僅只需一條數(shù)據(jù)線就可以進行數(shù)據(jù)的傳輸。用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取的 RAM 數(shù)據(jù)暫存器。 DS18B20 的工作周期可分為溫度檢測和數(shù)據(jù)處理兩個部分。C 。 表 21 nRF24L01 工作模式 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)送模式，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 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 是 單線數(shù)字溫度傳感 ，體積小，適用電壓更寬而且更加經(jīng)濟實惠，測溫范圍為55176。數(shù)據(jù)的傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s，供電電壓 ～ ,內(nèi)置頻率合成器，功率放大器， 晶體振蕩器， 調(diào)制器的功能模塊和 增強型 ShockBurst 技術(shù) ，其輸出功率 與通信信道可以由程序配置 [4]。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式 的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如下圖 22 圖和 23 所示： 圖 22 時鐘電路 圖 23 復位電路 5 由于單片機 P0 口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，因而該組I/O 口在使用時必須外接上拉電阻。 本系統(tǒng)采用 STC 系統(tǒng)列單片機，相比其它系列單片機具有很多優(yōu)點。如果采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應當不接。時鐘電路就是振蕩電路，主要是向單片機來提供一個正弦波的信號作為基準，決定單片機執(zhí)行的速度。本系統(tǒng)設計采用的是外部手動按鍵復位電路，需要接上拉電阻提高輸出高電平的值。單片機系統(tǒng)在運行時，當受到外界環(huán)境的干擾可能會出 現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕后內(nèi)部的程序會自動從頭開始執(zhí)行 [2]。 復位電路是完成單片機工作開始狀態(tài)，確保單片機啟動的過程。 STC89C52 主 控 制 器 發(fā)射 DS18B20 接收 STC89C52 主 控 制 器 顯示電路 報警電路 4 圖 21 單片機最小系統(tǒng) STC89C52 單片機工作電壓范圍： ,所以通常給單片機外界 5V 直流電源。 單片機最小系統(tǒng)包括單片機、復位 電路、時鐘電路構(gòu)成。在 RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止的掉電保護方式 [1]。 STC89C52 支持兩種軟件可以選擇的節(jié)電模式。 在一個單芯片 上， 8 位 CPU 在系統(tǒng)可編程，使得 STC89C52 提供高度靈活，為許多嵌入式控制應用。 溫度無線采集報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 11 所示。從機為發(fā)射端，由溫度傳感器 DS18B20， AT89S52 單片機，nRF24L01 無線射頻模塊和外設繼電器組成。接收端電路圖參照附錄一圖 2。 NRF24L01 無線模塊接收到采集端發(fā)送過來的溫度信息后，將溫度信息傳給單片機處理，單片機處理溫度信息，并通過數(shù)碼管將溫度值顯示出來。 DS18B20 將溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號，送達至單片機來處理，單片機又將 溫度信號處理傳達至 NRF24L01 無線模塊， NRF24L01 無線模塊再將溫度信息編碼給發(fā)送出去。 3 本系統(tǒng)以 DS18B20 監(jiān)測溫度 ， NRF24L01 無線模塊傳輸溫度信號。 （ 5）報警電路：當溫度超過所設上下限時，蜂鳴器報警。 （ 3）測溫電路：利用溫度傳感器 DS18B20 完成溫度的采集和數(shù)據(jù)的處理。 （ 1） 主控制器 ：由 AT89S52 最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機，晶振電路和復位電路。字符液晶 LCD1602 能顯示字符和數(shù)字等信息，價格便宜，容易控制。綜上考慮， DS18B20 作為本設計的溫度傳感器。 在溫度傳感器的選擇上， AD590 精度高、價格低、不需輔助電源、線性好 ，但是需要用到差分放大器放大和 A/D 轉(zhuǎn)換，編程復雜。 在 主控芯片的選擇上， TI 公司生產(chǎn)的 MSP430F149 系列單片機是一款高性能的低功耗的16 位單片機，內(nèi)置高速 12 位 ADC，但價格比較昂貴，大大增加了設計成本。 它能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路，直接與單片機溝通，完成溫度的采集和處理。 使用 DS18B20線路簡單，編程容易 ， 具有耐磨耐碰，體積小，使用方便 。無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性強、安全可靠，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當前工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，這樣的研究也變得更加有意義了。現(xiàn)在已經(jīng)有很多家庭都會在室內(nèi)安裝溫度采集系統(tǒng)，其原理就是利用無線技 術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并依據(jù)室內(nèi)溫度情況進行遙控通風等操作，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 在農(nóng)業(yè)上，傳統(tǒng)的溫度采集都是采用的人工方法，工作量大，可靠性差，無論大棚還是糧倉占地面積大，監(jiān)測點分散在不同的地方，用傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。由于空間大、需 要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要很多很長的通訊線，浪費資源，占用空間大，可操作性差，容易出現(xiàn)錯誤換線的現(xiàn)象。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的要求，需要進行溫度采集的場合越來越多，準確方便地測量溫度變得非常重要。早在 20xx 多年前，人類就開始為監(jiān)測溫度進行了各種努力，并開始使用溫度傳感器監(jiān)測溫度。本系統(tǒng)精度高、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、底功耗、實時性、成本底，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事和生活等許多場合都廣