【正文】 .............19 附錄一 ........................................................................................................................................20 參考文獻 ....................................................................................................................................21 1 一．設計要求 制作一個無線溫度傳感檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)由 4個節(jié)點， 他們分別是： 溫度檢測控制器（ 數(shù)字溫度傳感器芯片 18B20）； 上位機組成 節(jié)點（ MSP430F1232 和 ds18B20 以及 nRF905 組成 ）； 控制器（ lcd1286 NRF905 和 max232 組成 ）； 上位機（ labview）； 二．設計原理 ． LabVIEW 介紹 傳統(tǒng)的溫度測量儀器，其功能及規(guī)格是單一固定的 ，用戶無法根據(jù)自己的需要改變。 LabVIEW 是 NI公司開發(fā)的一種虛擬儀器平臺，而目前利用LabVIEW 進行的開發(fā)通常都是建立在 LabVIEW 所支持的價格昂貴的數(shù)據(jù)采集板卡之上的。同時，溫度采集節(jié)點的低功耗 特性，便于進行組網(wǎng)實現(xiàn)多點測溫。本系統(tǒng)由傳感器和接收機，以及顯示芯片組成。 無線溫度的采集主要基于 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 芯片。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。 C~+125176。 C 范圍內(nèi) ,精度為177。 C。 176。 數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量， A/D轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結構，數(shù)字量輸出，直接與微機接口等優(yōu)點。 . 射頻傳輸單元 NRF905 溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸主要是基于 低功耗射頻傳輸單元 NRF905芯片。 nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器， ShockBurstTM工作模式，自動處理字頭和 CRC(循環(huán)冗余碼校驗 )，使用 SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。 nRF905片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊。 RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時 選擇指令寄存器 。當 RS和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 D0~D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。相比較而言 ATMEL 公司的 89S51更實用，因他不但和 8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K程序存儲器是 FLASH工藝的， 這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89xx 做的編程器均帶有這些功能。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了我們的勞動成果?！?； 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ； 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 打開電源后，本系統(tǒng)由單片機 89S52向單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20芯片發(fā)出指令進行測溫， DS18B20內(nèi)部結構主要由四部分組成： 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。 4 圖 1. DS18B20封裝、接線圖 DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND為電源地； VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 64位光刻 ROM的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20的兩個 8比特的 RAM中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 ；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 。 5 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。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。低五位一直都是 1 ， TM是測試模式位，用于設置 DS18B20在工作模式還是在測試模式。 R1和 R0用來設置分辨率，如下表所示：（ DS18B20出廠時被設置為 12位） 分辨率設置表 如表 3： 表 3. 分辨率設置 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12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進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā)送 RAM指令，這樣才能對 DS18B20進行預定的操作。 在硬件上， DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是 Vcc接外部電源， GND接地，I/O與單片機的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 UDD、 GND接地， I/O接單片機 I/O。 DS18B20有六條控制命令，如表 4 所示： 表 4. DS18B20控制指令表 指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、 TL 字節(jié) 復制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 6 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL 字節(jié) 讀電源 供電方式 B4H 啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU 單片機對 DS18B20的訪問流程是：先對 DS18B20初始化，再進行 ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。如主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對 DS18B20進行預定的操作。數(shù)據(jù)也被送至低功耗射頻傳輸單元 NRF905進行無線傳輸。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232電平的，而單片機的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示， MAX232的第 10腳和單片機的 11腳連接，第 9腳和單片機的 10腳連接，第 15腳和單片機的 20腳連接。單片機是把微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。 AT89系列單片機的精簡結構如下圖 2： 振蕩器 及定時電路 8KB程序存儲器 ROM 數(shù)據(jù)存 儲 器RAM 2 個16 位定時器 CPU 64KB總線擴展控制 可編程 I/O 口 4 8 位 可編程 串行口 7 圖 2. AT89 單片機內(nèi)部結構圖 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可 編程，也適合于常規(guī)編程。AT89S52 具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 型號單片機幾乎涵蓋了所有結構功能，它的主要功能特點是： (1) 8 位字長 CPU，指令、引腳、與 MCS— 51 全兼容； (2) 8KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 存儲器； (3) 1000 次擦寫周期； (4) 4 個 I/O 口共 32； (5) ~； (6) 振蕩器和時鐘電路，全靜態(tài)操作， 0~33MHz； (7) 3 級程序存儲器鎖存； (8) 256 8B 片內(nèi) RAM；