【正文】 ，外部電源供電給 DS18B20，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換命令，總線控制器讀取時(shí)序，溫度傳感器在溫度轉(zhuǎn)換過程中返回 0，轉(zhuǎn)換結(jié)束之后 返回 1。溫度傳感器的準(zhǔn)確度是用戶可編程的 10， 11 或 12，分別為 ℃， ℃， ℃和 ℃增量。這種方式被稱為“寄生源”。當(dāng)當(dāng)總線處于高狀態(tài)， DQ 與上拉電阻被連接到該設(shè)備通過單總線供電。單總線協(xié)議，包括對(duì)單總線系統(tǒng)部分的詳細(xì)解釋和定時(shí)指令 [14]。在這種總線系統(tǒng)中，微控制器（主設(shè)備）依托獨(dú)特的 64 位序列號(hào)，每個(gè)設(shè)備識(shí)別總線上 的設(shè)備和記錄總線上的設(shè)備的地址。 DS18B20 通信必須通過單總線協(xié)議的單線接口。配置寄存器允許用戶設(shè)定溫度的精度為 9， 10， 11 或 12 位。溫度寄存器緩存包含兩個(gè)字節(jié)，兩 個(gè)寄存器用來存儲(chǔ)溫度傳感器輸出的數(shù)據(jù)。每個(gè) O/I 接口與單片機(jī)的接口可以掛更多 [13]。還有高速緩沖存儲(chǔ)器。 （ 1）特征： ? 通信只需 1 個(gè)接口引腳即可 ? 分布式溫度檢測非常簡化 ? 測溫范圍增量值為 ℃ ? 不要外部組件 ? 不要備份電源 ? 溫度以 9 位數(shù)字值方式讀出 ? 數(shù)據(jù)線供電 ? 用戶定義非易失性的溫度告警設(shè)置 （ 2）引腳定義： ? DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； ? GND 為電源地； ? VDD 為外接電源輸入端。數(shù)據(jù)線本身可以提供讀，寫和完成所需的功率溫度變化，并不需要單獨(dú)提供電源。 圖 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 溫度傳感器選型 溫度數(shù)據(jù)采集電路 圖 溫度數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 DSl8B20 智能數(shù)字溫度傳感器的傳感器模塊和轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)三極管的集成電路中。在這 種模式下，該配置字的內(nèi)容保持不變。如果啟用，電流的消耗馬上就會(huì)變大。 （ 6） 待機(jī) 模式 待機(jī)模式下保持最小 shockbursttx 和 shockburstrx 啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)保持最低的電流消武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 耗 ..進(jìn)入待機(jī)模式后，晶體振蕩器之中的一部分是活動(dòng)的。在空閑模式下，該晶體振蕩器的內(nèi)部零件處于工作狀態(tài)。 （ 5） 節(jié)能模式 ： 一般情況下包括關(guān)機(jī)和節(jié)能模式，關(guān)機(jī)模式的最小工作電流一般是 。在這個(gè)時(shí)候，平均電流消耗最小，電池壽命最長。 （ 4） 掉電模式 在掉電模式， nRF905 電流消耗最小化，一般來說低于 。 當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包被接收事， trx_ce 或 tx_en 引腳的狀態(tài)發(fā)生變化，與 RF905 立刻改變工作模式，數(shù)據(jù)包丟失。在數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)前綴和 CRC 校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完成。 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， nRF905 有一個(gè)特點(diǎn)，就是它的前綴和 CRC 校驗(yàn)碼可以自動(dòng)處理。由于射頻協(xié)議的存在，所有和它有關(guān)的高速信號(hào)都處理在片內(nèi)，這樣做的好處：盡可能節(jié)能；系統(tǒng)成本低（低速度的微處理器也可以高速射頻發(fā)射）；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾。 ? 硬件上面沒有 SPI 的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī) IO 口模擬 SPI 不需要單片機(jī) SPI 模塊介入，只需添加代碼模擬 SPI 時(shí)序即可。RXMode: （ 2）接口電路引腳說明 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 ? 表為 nRF905 無線收發(fā)電路的引腳定義： ? VCC 腳接電壓，超過 ，一般使用的電壓為 。進(jìn)入掉電模式可以很容易地實(shí)現(xiàn)節(jié)能 [11]?？傊?，這意味著減少單片機(jī)內(nèi)存的需求，意味著它可以減少微控制器的成本和 縮短軟件開發(fā)時(shí)間。對(duì) ShockBurst RX模式來說，只有通過各個(gè)接收的數(shù)據(jù)，才能完成地址匹配 AM 和 DR 信號(hào)有效的地址和數(shù)據(jù)包。 通過使用 ShockBurst 技術(shù)， nRF905 能提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而且不需要使用價(jià)格高昂的高速單片機(jī)去對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)無需使用； CD 輸出，單片機(jī)控制，懸在空中： GND 接地；其他引腳和單片機(jī)連接，由單片機(jī)控制發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)。 無線收發(fā)模塊 圖 無線收發(fā)模塊 圖為基于 nRF905 無線收發(fā)模塊。 （ 1）晶振電路 晶振電路由兩個(gè) 33pF 電容和一個(gè) 12MHz 晶體振蕩器構(gòu)成 （ 2）復(fù)位電路 單片復(fù)位端低電平有效。連接到 CPU的數(shù)據(jù)，地址和控制總線的外設(shè)，可以處理所有的指令 [10]。該寄存器到寄存器操作的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)周期的 CPU時(shí)鐘。所有的操作，包括其他的程序流程，是七處理的源操作數(shù)和目的操作數(shù)尋址方式為寄存器四。 五省電模式 從小于 6181。 圖 單片機(jī)引腳圖 主要功能特性 低電源電壓范圍為 V— 超低功耗： 主動(dòng)模式： 200181。硬件 I 2 C 串行總線接口的串行擴(kuò)展內(nèi)存 ?？芍苯域?qū)動(dòng)多達(dá) 180 段 LCD。 P1，武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 P2， P3 口可接收外部上升沿或下降沿的中斷輸 入 。一些設(shè)備更能夠異步，同步和多址的串行通信接口，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信應(yīng)用 。他們是 10/12 ADC，看門狗，定時(shí)器，模擬比較器，串口 0， 1（ USART0， 1），硬件乘法器， LCD 驅(qū)動(dòng)，端口 O（ P0），端口1? 9（ P1 不同的一些外圍模塊 ? P9），基本定時(shí)器的組合， I 2 C 總線直接數(shù)據(jù)存取等。該軟件可以設(shè)置相應(yīng)的控制寄存器來確定系統(tǒng)時(shí)鐘最后的頻率，如果在做 MCLK 時(shí)晶體振蕩器故障發(fā)生，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)DCO，這樣就能保證系統(tǒng)正常工作；當(dāng)程序 出錯(cuò)，你可以復(fù)位看門狗 [9]。在等待模式下，功耗 ，在節(jié)能模式下為 。由于該系統(tǒng)工作時(shí)模塊的功能是不同的，就是說芯片的功耗是不同的操作模式下明顯不同的。由系統(tǒng)生成的 CPU和各功能所需的時(shí)鐘產(chǎn)生時(shí)鐘系統(tǒng)。 在 MSP430 系列中，一般存在兩種不同的時(shí)鐘系統(tǒng)。超低功耗的 MSP430 是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷?，靈活可控的操作時(shí)鐘方面具有獨(dú)創(chuàng)性。 MSP430 系列單片機(jī)的中斷 源較多，并且可以嵌套，不僅靈活而且方便使用。 MSP430 系列單片機(jī)的迅速發(fā)展和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，主要根據(jù)以下特點(diǎn)： MSP430 系列單片機(jī)是一個(gè)使用了精簡指令集（ RISC）的 16 位單片機(jī)，尋址的方式多樣，具有簡潔的 27 內(nèi)核指令和許多模擬指令；大量的寄存器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器參與各種操作，效率高這保證了可以高效率編譯源代碼。 2021， TI 公司還推出了適用于無磁傳感器模塊和電量計(jì)算的 MSP430FW42X 單片武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 機(jī)和 MSP430FE42X 單片機(jī)。因此，我們希望使用 MSP430 單片機(jī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)就不需要擔(dān)心內(nèi)存不足了。新系列中，有兩方面的發(fā)展。通過這種方式，該系統(tǒng)軟件方便升級(jí) [7]。 此外，在 2021 年， TI 公司發(fā)布了一項(xiàng)新的技術(shù)，叫做 BOOTSTRAP。 TI 推出 的具有閃存和 JTAG 邊界掃描的低成本開發(fā)工具mspfet430x110，使用了十分高級(jí)的 JTAG 技術(shù)和 Flash 在線編程技術(shù)，并把這些技術(shù)用于 MSP430。 2021 年 f13x / f14x系列推出，之后又推出了推出 f44x 等一些系列，這些全是 Flash 型單片機(jī)。需要高精度 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)時(shí) 33X 并不適合，這是應(yīng)選用 33X2 系列。比如說只有 33x 系列具有硬件乘法器，足夠的 I/O 引腳等。 2021 推出11x 11X，采用 20 引腳封裝，內(nèi)存容量，內(nèi)置函數(shù)和 I/O 引腳數(shù)較少，具有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。 EPROM 的價(jià)格很高，工作溫度范圍是嚴(yán)格的，一般用于樣機(jī)開發(fā)。 430 單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊有利于提高系統(tǒng)的集成度。它具有精簡指令集，超低功耗的特點(diǎn)，在 1996 出現(xiàn)，因?yàn)樗牡拖?，片?nèi)設(shè)計(jì)豐富、靈活便捷的特點(diǎn)，從許多單片機(jī)系列脫穎而出，受到極大的歡迎。 圖 無線溫度采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 溫度采集節(jié)點(diǎn)介紹 如圖 所示，采集節(jié)點(diǎn)主體是由 MSP430 構(gòu)成，是主 CPU，上面鏈接著無限模塊NRF905，溫度傳感器模塊 DS18B20，一個(gè)長期耐用的電源，看門狗芯片，手動(dòng)復(fù)位電路等。因此，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。 最后，根據(jù)所選擇的芯片設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過 PROTEL 和 IAR 進(jìn)行硬件 和軟件部分的仿真，調(diào)試，完成整個(gè)任務(wù)。 了解單片機(jī)，比較它們各自的特點(diǎn)，選擇價(jià)格低廉，處理能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，功耗低的 MSP430 單片機(jī)。 本課題的任務(wù) 本課題的任務(wù)是使用單片機(jī)控制溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，然后將采集的數(shù)據(jù)傳給無線武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 收發(fā)模塊，最后傳輸出去。數(shù)字溫度傳感器通常包含一個(gè)溫度傳感器，信號(hào)處理器， A/D 轉(zhuǎn)換器，存儲(chǔ)器和接口電路，有的產(chǎn)品還帶多路選擇器，CPU，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。其基本原理是對(duì)聲學(xué)傳感器的聲波傳播時(shí)間以最小二乘法重新建立溫度的測量 [5]。 聲學(xué)測量法。其特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，耐高溫，缺點(diǎn)是當(dāng)傳輸線長度不等，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 熱電阻效應(yīng)法。該探測器的靈敏度為 250kHz／℃，精度為 1%，檢測范圍為177。加熱體發(fā)出的輻射能量與其溫度有關(guān)。 熱輻射原理法。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，是目前應(yīng)用最廣泛的檢測元件。 溫度測量技術(shù)研究現(xiàn)狀 目前各種溫度測量方法種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，主要包括以下幾種： 熱電效應(yīng)法。 基于 GSM， CDMA 和 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)無線通信網(wǎng)絡(luò)是近年來發(fā)展起來的，一個(gè)新的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是基于 GSM， CDMA， GPRS 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的無線通武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 信網(wǎng)絡(luò)，因此傳輸距離沒有限制，只要是 GSM， CDMA 和 GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域都可以無線數(shù)據(jù)傳輸。 IEEE 無線局域網(wǎng)技術(shù)，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的發(fā)展而來，是專門為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信而設(shè)計(jì)的無線通信技術(shù)，有效傳輸距離為 50 米，傳輸速率從 llMD 到 54M，經(jīng)常用在商場學(xué)校等場所。同時(shí)，嵌入式無線射頻收發(fā)一體芯片使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信接口，如 SPI， UART，等，可以用 DSP 和單片機(jī)組合使用，非常方便。 嵌入式無線射頻收發(fā)芯片的的基礎(chǔ)上開發(fā)出的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是近年來發(fā)展起來的，其核心技術(shù)是嵌入式 無線射頻收發(fā)芯片一體技術(shù)。 藍(lán)牙專為短距離無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)， 10 米的有效傳輸距離，傳輸速率為 IOM。 便攜式移動(dòng)終端和無線通信技術(shù)得到了極大的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，無線通信技術(shù)主要是 GSM， CDMA， GPRS，藍(lán)牙，紅外線， 1wlan ，ZigBee， IRDA， UWB 以及微 功率短距離無線通信技術(shù) [2]。該系統(tǒng)可通過電子地圖顯示溫度場的分布，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常， 從而采取措施防止事故的發(fā)生。由無線溫度顯示，無線溫度傳感器，后臺(tái)管理系統(tǒng)組成。在許多特殊的惡劣環(huán)境，許多溫度測量方法不能使用。 傳統(tǒng)的溫度測量方法時(shí)間長，施工方法復(fù)雜，效率低，管理難度大。 溫度太高的電氣材料，物理性能和機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低，接觸電阻值會(huì)增大，持續(xù)通電狀態(tài)會(huì)使設(shè)備連接點(diǎn)加速氧化，氧化會(huì)使接觸部分的電阻值進(jìn)一步增大，不斷加熱，溫度繼續(xù)上升，最終導(dǎo)致高溫。 許多企業(yè)主張對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)，通常是對(duì)溫度的監(jiān)測，溫度太高或太低會(huì)引起故障的發(fā)生。它主要是對(duì)各種相關(guān)參數(shù)的采集，然后發(fā)送到計(jì)算機(jī)，根據(jù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理的不同要求，得出的數(shù)據(jù)。 本課題背景與意義 現(xiàn)如今，微處理技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在生活生產(chǎn)中迅速的應(yīng)用。溫度是一個(gè)重要的物理量，是一種生產(chǎn)過程中最常見和最重要 的的工藝參數(shù)。 Single chip microputer。 關(guān)鍵詞 ：溫度數(shù)據(jù)采集 ； 無線傳輸 ； 單片機(jī) ； PC 機(jī) 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 Abstract Is introduced in this paper a wireless temperature control system posed of single chip microputer, which USES 8051 single chip microputer and DS18B20 and other devices to realize digital tube, etc. Temperature measurement part of the working principle is single chip microputer using DS18B20 the temperature acquisition, and then wirelessly to send, the receiving end after receiving the signals, decoding, then realize the temperature display. Working principle of the temperature control part c