【正文】 DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）表21 分辨率設(shè)置R1RO分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位0110位1011位375ms1112位750ms根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖25所示。縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。（10）用戶可自行設(shè)定非易失溫度報警上下限TH和TL，DS18B20在完成溫度轉(zhuǎn)換后，所測得的溫度值將自動與貯存在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測溫結(jié)果高于TH或低于TL，DS18B20內(nèi)部的警告標(biāo)志就會被置位，表示溫度值超出了測量范圍，同時還有警報搜索命令可以識別出溫度超限的DS18B20。（8）標(biāo)準安裝螺紋 M10X1, ,G1/2任選。（6）測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送。（4）工作電源:35V/DC。（2）測溫范圍－55℃～＋125℃，℃。DS18B20引腳定義：(1) GND為電源地；(2) DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。1）標(biāo)準MCS51內(nèi)核和指令系統(tǒng)2）32個雙向I/O口3）3個16位可編程定時/計數(shù)器4）向上或向下定時計數(shù)器5）全雙工串行通信口6）空閑和掉電節(jié)省模式7）片內(nèi)8KROM（可擴充64KB外部存儲器）8）9）布爾處理器10）4層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu)11）兼容TTL和CMOS邏輯電平12）改進型快速編程脈沖算法 DS18B20芯片簡介DS18B20是美國DALLAS公司推出的智能化數(shù)字式溫度傳感器，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一個三極管的集成電路內(nèi)。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準的MCS51單片機體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80S51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應(yīng)用場合。圖21 系統(tǒng)總體方案設(shè)計原理圖圖22 發(fā)射系統(tǒng)框圖圖23 接受系統(tǒng)框圖通過比較，89S52單片機在價格和性能方面比較合適，因此，選擇了89C52作為本設(shè)計的數(shù)據(jù)處理器?；竞投鄠€節(jié)點進行無線通信，nRF905接受發(fā)射的數(shù)據(jù)，處理后送LCD顯示器進行顯示，同時能通過RS232串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC。發(fā)射系統(tǒng)（節(jié)點）安裝在需測溫度的地方測量溫度，通過無線方式把采集的數(shù)據(jù)傳送到接受系統(tǒng)（基站）。發(fā)射系統(tǒng)（節(jié)點）由數(shù)字溫度傳感器DS18B20和89S52單片機、射頻收發(fā)芯片nRF905組成。2系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)采用點對多點的形式，由多個無線節(jié)點和1個基站組成。采用單片機對溫度進行控制,不僅具有控制方便和組態(tài)簡單的優(yōu)點,而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。在工業(yè)中，料桶里外上限溫度要求不一，以及熱處理中工件各個部位的溫度對工件形成后的性能至關(guān)重要等等。在實際生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對溫度及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。同時溫度也是生活中最常見的一個物理量，也是人們很關(guān)心的一個物理量，它與我們的生活息息相關(guān)，有著十分重要的意義，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度過高或過低會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對機械設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各種元器件造成一定的損壞，嚴重的會影響到生產(chǎn)安全。采用MCS51以及其改進的各種單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計算機時代，但是微型計算機的體積、價位、可靠性，都無法滿足廣大對象對嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨立發(fā)展道路。當(dāng)溫度測量出現(xiàn)故障時，只需對無線測量節(jié)點進行故障排查，這樣一來，也就能彌補了有線線路容易損壞，腐蝕，出現(xiàn)故障時又難以查找等缺陷，既增加了工作效率又降低了維護成本。嵌入式單片機這些優(yōu)勢都為無線測溫系統(tǒng)的實現(xiàn)創(chuàng)造了良好的先決條件。它具有和普通計算機類似的、強大的數(shù)據(jù)處理功能，通過使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強的數(shù)據(jù)處理能力。單片機已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。相對于藍牙，手機等無線通信的應(yīng)用，無線溫度測量由于受被測量溫度太高或太低的影響，直接導(dǎo)致電子元器件無法工作的原因而使得其發(fā)展相對緩慢?？梢哉f，二十一世紀將會是無線應(yīng)用飛速發(fā)展的時代。無法適用于遠距離溫度測量。雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，溫度測量器的出現(xiàn)解決了短距離溫度的測量，但其仍然依賴于線纜。傳統(tǒng)的溫度測量，都是從傳感器引出線纜到達顯示面板或主機才能測量溫度的變化。使用自動溫度控制系統(tǒng)可以對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行自動控制，保證生產(chǎn)的自動化、智能化能夠順利、安全進行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，對溫度的檢測的意義就越來越大。所以如何準確、方便地獲取溫度就顯得尤為重要。無線測溫節(jié)點畢業(yè)設(shè)計目錄1 緒論 背景 1 22系統(tǒng)硬件設(shè)計 3 3 4 5 10 LCD液晶顯示器 15 17 18 信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 203系統(tǒng)軟件設(shè)計 22 22 27 28 284系統(tǒng)總體測試 33 系統(tǒng)硬件調(diào)試 335 結(jié)論 356 致謝 36參考文獻 37附錄 38附錄1 38附錄2 39附錄3 英文原文 66附錄4 英文譯文 71II請留出一個漢字的空間，下同1 緒論、背景溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是生活和工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，由于它直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動等物理和化學(xué)過程，因此在許多的工程項目中溫度指標(biāo)也是不可或缺的重要參數(shù)。由于溫度的測量和控制在激光器、光纖光柵的使用及其它的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，所以溫度測量和控制的失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證?？梢钥闯?，如何做出快速，準確的溫度測量系統(tǒng)具有重要的研究價值。對于一些腐蝕性強或密封性高，溫度測量與主機距離遠的環(huán)境，有線溫度測量實現(xiàn)起來就比較困難。而且隨著距離的增加，信號衰減很快。當(dāng)今在我們的生活中處處都能見到無線通信，短距離通信的有紅外線、藍牙，遠距離通信的有手機，GPS等。無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。隨著嵌入式單片機技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展，其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟等優(yōu)點十分突出，所以其應(yīng)用也十分廣泛。而單片機的特點是體積較小，也就是其集成特性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計算機系統(tǒng)的簡化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個完整的小系統(tǒng)，單片機具有很強的可擴展性。所以單片機在工業(yè)中應(yīng)用中，可以極大地提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率，而且單片機無需占用很大的空間。而對于無線溫度測量而言，只需在所需要溫度測量的地方放置無線溫度測量模塊作為無線節(jié)點，在主機上就能顯示被測位置的溫度。溫度測量系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這條道路就是芯片化道路。單片機誕生于二十世紀七十年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU和SOC三大階段。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。在日常生活中，溫度過高或過低同樣會造成一些不良影響。比如，農(nóng)業(yè)上土壤各個層面上的溫度將會影響植物的生長；在醫(yī)院的監(jiān)護中也用到溫度的測量?，F(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對自動測試的要求越來越高。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。由發(fā)射系統(tǒng)（節(jié)點）、接受系統(tǒng)（基站）組成。多個節(jié)點的傳感器DS18B20采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機處理后，通過nRF905發(fā)送給接受系統(tǒng)（基站）。無線節(jié)點工作在各個測溫地點，進行溫度數(shù)據(jù)采集和無線發(fā)送。系統(tǒng)總體方案設(shè)計原理如圖21所示，圖22，圖23為發(fā)射/接受系統(tǒng)圖。 89S52單片機簡介89C52是INTEL公司MCS51系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機，屬于標(biāo)準的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。89S52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片內(nèi)程序存儲器（ROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。89S52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。如圖24所示。圖24 DS18B20引腳圖與其它溫度傳感器相比，DS18B20具有以下技術(shù)特性：（1）具有獨特的單總線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條I/O口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。（5）在使用中不需要任何外圍元件。（7）適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。（9）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。因為它是數(shù)字輸出，而且只占用一個I/O端口，所以它特別適合于微處理器控制的各種溫度測控系統(tǒng)，避免了模擬溫度傳感器與微處理器接口時需要的A/D轉(zhuǎn)換和較復(fù)雜的外圍電路。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，配置寄存器。圖25 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20溫度傳感器的存儲器：DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。 令約定代碼操 說 DS18B20測溫原理如圖26所示。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖26 DS18B20測溫原理DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 DS18B20的封閉和供電方式DS18B20是DS1820的升級產(chǎn)品，一般封裝為TO92，比DS1820的PR35封裝更小。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式（即寄生電源供電方式），此時VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，完成溫度轉(zhuǎn)換的時間較長。另一種是外部供電方式（VDD接+5V），完成溫度測量的時間較短。但當(dāng)所測溫度超過100℃時，DS18B20的漏電流增大，傳感器從I/O線上獲取的電流不足以維持DS18B20通訊所需的電流，此時只能選用外部供電方式。寄生電源方式下，DS18B20的VDD端和GND端都接地，只用一根單總線和主機通信及獲取電源?？梢娂纳娫捶绞娇梢允〉粢桓娫淳€，大大降低了布線的成本，但是當(dāng)總線上節(jié)點較多且同時進行溫度轉(zhuǎn)換時容易造成供電不足且所需的轉(zhuǎn)換時間較長。所以本系統(tǒng)采用外接電源供電方式。 nRF905芯片簡介nRF905單片無線收發(fā)器是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，32引腳QFN封裝（5mm5mm），工作于433/868/915MHz3個ISM頻道。Shockburst工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進行編程配置。