【正文】 RF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； 2 . 微控制器置高 TRX_C 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式； 3 . RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： A. 射頻寄存器自動開啟； B. 數據打包 加字頭和 CRC 校驗碼 ； C. 發(fā)送數據包； D. 當數據發(fā)送完成，數據準備好引腳被置高； 4 . AUTO_RETRAN 被置高， RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低； 5 . 當 TRX_CE 被置低， RF905 發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。在發(fā)送數據時，自動加上字頭和 CRC校驗碼，當發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數據發(fā)射完畢。 在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動處理字頭和 CRC 校驗碼。與射頻協(xié)議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用 低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射 ；數據在空中停留時間短，抗干擾性高。 表 41 工作模式的設置表 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX 該 系 統(tǒng) 中 只 使 用 了 ShockBurst RX 和ShockBurst TX 模式，故只介紹這兩種工作模式的流程。 節(jié)電模式：掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程。 無線模塊軟件設計 無線模塊 nRF905 的工作方式 NewMsgRF905 一共有四種工作模式 , 其中有兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。然后點亮紅色發(fā)光二極管 LED4，表明是 2 號下位機傳送來的信息。 DR 1 以后，關閉芯片接受 和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數據。如果 KEY1 和 KEY2 都為 1，則顯示 1 號下位機發(fā)送來的溫濕度信息值，如果 KEY1 0，則重復第四步，如果 KEY2 0，則第四步結束，入第五步。并判斷是否在給定的范圍內，如果溫度超 值則點亮紅色發(fā)光二極管 LED1 并驅動蜂鳴器，如果濕度超值則點亮綠色發(fā)光二極管 LED2 并驅動蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅動報警模塊。 圖 41 上位機的軟件設計流程圖 上位機的具體執(zhí)行步驟如下： 第一步：初始化上位機的無線模塊 nRF905 配置寄存器 ； 第二步：利用 while 1 語句進入死循環(huán)； 第三步：判斷 KEY1 鍵是否按下，如果按下，等待按鍵松開，然后進入第四步，如果 KEY1 鍵沒有按下，就判斷 KEY2 鍵是否按下，如果 KEY2 鍵被按下，等待 KEY2 鍵松開，就進入第五步，若果 KEY2 鍵也沒按下，就重復第三步； 第四步：發(fā)送命令給 1 號下位機，發(fā)送完成后，等待 1 號下位機將溫濕度信息值發(fā)送給上位機，通過 DR 引腳來判斷，如果接收到，則 DR 1，否則就一直等待接收。不同的是，如果是 KEY2 鍵按下，主機是把命令發(fā)送給 2 號下位機，并等待 2 號下位機返送溫濕度信息值。分別介紹上位機和下位機的設計思路和流程。 圖 311 報警電路設計圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 在硬件設計的基礎上，根據硬件設計的各個模塊，完成軟件設計。根據以上情況 ，選擇三個 I/O 口作為控制口，用三極管驅動蜂鳴器。 經過計算的： R （ ） /10 其工作情況是，當接收到的數據不在范圍內時，給控制口低電平，則發(fā)光二極管被點亮，蜂鳴器響起。 報警電路的設計 發(fā)光根據型 號的不同，其工作電壓少有不同，工作電流也不一樣，本系統(tǒng)確定其工作電流為 10mA,工作電壓為 ，據此計算限流電阻值。當接通電源后（ ~15V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。本系統(tǒng)采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。 蜂鳴器簡介 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、 電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。 圖 310 顯示電路設計圖 顯示字符的編碼 由圖 310 的接線方法，確定字符與型碼的對應表，如表 33 所示。位選信號有 經過 7407 來驅動，當需要某一位數碼管顯示時，只要給相應的位選端一個低電平，其余位選端給高電平， P0 口給相應的字型碼。當位選信號有效時，要使得哪一段亮，就必須給高電平。雖然這些字符是在不同時刻出現的，而且同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現象，只要每位數碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。同時，段線上輸出相應位要顯示字符的字型碼。若要各位數碼管能夠顯示出與本位相應的字符，就必須采用掃描顯示方式。由于各位數碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數碼管來說都是相同的。而由于本系統(tǒng)采用四位一體數碼管，本身內部就已經將每一位的段選連在了一起，所以關鍵要控制的就是位選信號。 動態(tài)掃描 數碼管動態(tài)掃描顯示時若采用獨立的一位數碼管，就需要將所有數碼管的 8個段線相應地并接在一起，并接到 STC89C52 的 P0 口，由 P0 口控制字段輸出。 圖 39 按鍵設計圖 圖中只畫了一個按鍵，其余按鍵與單片機的連接具體如下： 上位機中 KEY1 接 口， KEY2 接 口； 下位機中 KEY1 接 口， KEY2 接 口。鎖存開關只要按下了，就不會自動恢復，而按鈕開關當人手松開按鍵后就會自動恢復。 表 32 無線傳輸模塊與單片機的接口連接情況表 無線模塊 單片機 無線模塊 單片機 TX_EN DR TRX_CE MISO PWR_UP MOSI CD SCK AM CSN 無線模塊與單片機的連接圖，如圖 38 所示。由于單片機上面沒有 SPI ，所以該系統(tǒng)用IO 口模擬 SPI 。 圖 37 nRF905 管腳圖 nRF905 各個管腳的具體說明如表 31 所示。 RX Mode: ； 9 、標準 DIP 間距接口，便于嵌入式應用。由于單片機復位端有內接電阻，所以復位電路設計，如圖 36 所示。 圖 35 時鐘電路設計 復位電路設計 單片機有一個復位引腳 RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當振蕩器起振后，該 引腳上出現 2 個機器周期以上的高電平，使器件復位，只要 RST 保持高電平，單片機保持復位狀態(tài)，此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 口都輸出高電平， RST 上輸入返回低電平以后，退出復位，單片機從初始狀態(tài)開始工作。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性，所以本設計采用 12MHz 的晶體振蕩器和 30pF 的電容。 STC89C52 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器 ，引腳 XTAL1和 XTAL2 分別為該放大器的輸入端和輸出端，在 XTAL XTAL2 上外接晶振和電容組成振蕩器。目前 51 系列單片機都采用 CMOS 工藝，允許的最高頻率是隨型號而變化的，本系統(tǒng)采用 12MHz 的晶振，則其一個機器周期為 1us。單片機最小模塊包括兩部分：時鐘電路和復位電路。 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8 的微處理器。 圖 34 DHT11 設計圖 單片機控制模塊設計 常用的單片機有很多種： Intel8051 系列、 STC 系列、 Motorola 和 M68HC 系列、 Atmel 的 AT89 系列、臺灣華邦 Winbond W78 系列、荷蘭 Pilips 的 PCF80C51系列、 Microchip 公司系列 4 位單片機、臺灣義隆的 EM78 系列等。 DHT11 的設計圖 DHT11 的硬件設計也極其簡單，就只有 4 個引腳，其中還有一個空腳懸空的，實際上其設計與 DS18B20 是一樣的。 5％ RH、177。 5%的精度要求，故只將其作為測濕度的傳感器。 2℃，也就是說當溫度大于 40℃時，才能滿足177。具體連接情況，如圖 33 所示。還有若溫度傳感器開路或沒接時，能起到上拉作用，使之為高電平，從而后續(xù)電路保護。圖 32 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數器 1 的預置值。計數器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃所對應的一個基數值。圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器 1。 溫度傳感器 DS18B20 技術性能描述 1 、獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； 2 、測溫范圍 55℃～＋ 125℃，固有測溫分辨率 ℃； 3 、支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的數據端上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數量過多，會使供電電源電壓過低 ，從而造成信號傳輸的不穩(wěn)定； 4 、工作電源 : 3~5V/DC； 5 、在使用中只需要數據端接上拉電阻，不需要其的外圍元件； 6 、測量結果以 9~12 位數字量方式串行傳送； 溫度傳感器 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由 2s 減為 750ms。此系統(tǒng)需要兩個這 樣的模塊，分別調至輸出電壓 +5V 和 +。設計中取 R1 220?，R2 10K。LM317 的基準電壓為 ，據此設計電源模塊，如圖 31 所示。 電源模塊設計 該系統(tǒng)采用的 LM317 芯片構成穩(wěn)壓可調電源模塊。 第 3 章 系統(tǒng)各模塊的硬件設計 確定了多點糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)方案設計，根據系統(tǒng)實現方案中各模塊的設計要求，對多點糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)各模塊硬件電路進行設計。 報警電路模塊 上位機接收到的溫度信息值不給定范圍內時，就點亮紅色發(fā)光二極管并驅動蜂鳴器；濕度信息值不給定 范圍內時，就點亮綠色發(fā)光二極管并驅動蜂鳴器。下位機的按鍵選擇模塊功能：按下 KEY1 鍵測量溫度并顯示；按下 KEY2 鍵測量濕度并顯示。上位監(jiān)測主機首先是發(fā)送模式，然后等待接收；下位監(jiān)測分機首先等待接收數據， 然后發(fā)送數據。 單片機控制模塊 單片機控制模塊，它的晶振控制著單片機的工作節(jié)奏， I/O 口控制著外圍電路的工作情況，主要是控制溫濕度的測量、 nRF905 接收和發(fā)送數據、報警模塊的工作等等。 圖 24 系統(tǒng)結構框圖 系統(tǒng)各模塊的功能設計 電源模塊 本系統(tǒng)有無線模塊、單片機模塊、溫濕度測量模塊等等，綜合分析需要電源模塊供 +5V 電壓和 + 電壓，以滿足各模塊的工作電壓需求。下位機由單片機 STC89C52 最小模塊、數碼管顯示模塊、 nRF905 無線傳輸模塊和溫濕度測量模塊四個模塊組成；上位機由 nRF905 無線傳輸模塊、按鍵選擇模塊、數碼管顯示模塊、溫濕度超值報警模塊、單片機 STC89C52 最小模塊五個模塊組成。 綜上所述，選擇方案二。 顯示部分 方案一中的顯示采用移位寄存器移位顯示，數據需要串行輸入，在時鐘端脈沖上升沿作用下輸入數據，本設計是四位顯示，就需要接四個 74LS164,雖然軟件設計比動態(tài)顯示簡單，占用內存少，但其硬件焊接量大。 單片機部分 方案一中采用 FPGA，它的功 能強大， I/口較多，處理能力強，但其價格較高，使用復雜，用在此系統(tǒng)中未免有些大材小用，而 STC89C52 單片機的性能也較好，價格便宜，功能已經完全滿足此次設計要求，使用也較為方便，故選擇STC89C52 單片機。 圖 23 方案二的設計框圖 方案的比較與論證 溫濕度測量部分 方案一中采用模擬測量器件，需要經過 A/D 轉換器，測量精度要受到影響，如果選擇精度較高的 A/D 轉換器，那費用也較高。 圖 22 方案一的設計框圖 方案二：采用溫度傳感器 DS18B20 和濕度傳感器 DHT11 進行溫濕度測量，上位機和下位機采用單片機 STC89C52，利用 nRF905 作為無線傳輸模塊，數碼管顯示測量結果，采用 7407 驅動，動態(tài)顯示。 方案一：采用模擬溫濕度傳感器和 A/D 轉換器組成溫濕度檢測電路，上位機和下位機采用 FPGA 開發(fā)板，無線收發(fā)模塊用 CC1101，數字顯示電路部分運用移位寄存器 74LS164 移位輸入字形碼，采用數碼管顯示。該系統(tǒng)設計了兩個下位監(jiān)測分機，其總體原理框圖，如圖 21 所示。 第 2 章 系統(tǒng)方案設計 確定了課題的目的和意義，根據本課題的研究內容和任務要求，設計出本課題的研究方案，并將方案進行比較論證，選擇較優(yōu)的方案，闡述方案各個模塊的功能。 ； 溫濕度傳感器的靈敏度和精確度達到177。 課題的任務要求 根據課題的意義和目的，經分析