【正文】 M 3個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 ， 時鐘頻率 024MHz 2個串行中斷 ， 可編程 UART 串行通道 2個外部中斷源 ， 共 6 個中斷源 2個讀寫中斷口線 ， 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 ， 軟件設(shè) 置睡眠和喚醒功能 單片機最小系統(tǒng) 控制芯片最小系統(tǒng)采用標準的 8051 單片機最小系統(tǒng)電路。單片機最小系統(tǒng)如圖 4所示： 10 2827262524212223123456783233343536373839VCC40VSS20XAL119XAL218RST9EA/VPP31PSEN29ALE/PROG301011121314151617U1STC90C58RD+VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37PSENALEXAL130pFC130pFC2GNDK1VCC10uFC310KR1GND 圖 4 單片機最小系統(tǒng) 晶振電路設(shè)計如圖 5所示： XAL130pFC130pFC2 圖 5 晶振電路 在 晶振電路 中使用了兩個 30PF 的電容（ C1， C2）和一個 晶振 （ Y1），分別接 11 的是單片機的 18， 19 引腳，晶振頻率選取的是 ,是因為主要考慮到在串口通信時的誤碼率的問題。而 12MHZ 的晶振頻率卻高達％的誤差！這樣大誤碼率，顯然是不能保證串口通信的質(zhì)量的。所以綜合多方面考慮，我們最終采用了 的晶振頻率。單片機控制器在上電啟動運行時，都需要先復(fù)位。但單片機本身是不能進行自動復(fù)位的。 本系統(tǒng)采用按鍵電平復(fù)位電路，其連接方式如 圖 7所示： 12 K1VCC10uFC3 圖 7 按鍵電平復(fù)位電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 的選用 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0809 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8位逐次逼近器。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8位通用 A/D 芯片 。 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由 8 13 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。下面說明各引腳功能 ： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端 ； 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端 ； ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效 ； START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 ）； EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） ； 14 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。要求時鐘頻率不高于 640KHZ； REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓 ； Vcc：電源，單一 +5V； GND：地。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認 A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時間為 128μs ，相當于 6MHz 的 MCS51單片機共 64個機器周期。 （ 2）查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC 端。 （ 3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時， OE 信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 DS18B20 是由美國DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)最新單線數(shù)字式溫度傳感器，主要特性如下： 可實現(xiàn)對一 55℃到 +125℃ 范圍內(nèi)的溫度測量，并且測量溫度的誤差在177。 DS18B20 實物圖及引腳圖如圖 9 所示： 圖 9 DS18B20實物及引腳排列圖 引腳功能簡介： (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。上拉電阻的選用要根據(jù)數(shù)據(jù)線的 長短合適的選取。 HR31 濕敏電阻是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉儲、車廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)及科研領(lǐng)域等廣泛的應(yīng)用。 HR31 實物如圖 11所示： 圖 11 HR31 濕敏電阻 17 濕敏電阻電路圖 HR31 采集的數(shù)據(jù)必須通過 ADC0809 轉(zhuǎn)換后和單片機相連。 HR31 功能指標如下所示： 工作范 圍： 20?95%RH 60 ℃ 供電電壓 ： AC(Max 正弦波 ) 工作頻率 ： 500Hz?2kHz 額定功率 ： (Max 正弦波 ) 中心值 ：（ at25℃ 1kHz 1V AC 60%RH 正弦波） 阻抗范圍 ：（ at25℃ 1kHz 1V AC 60%RH 正弦波） ? 濕度檢測精 度： 177。 18 NRF905 無線模塊 NRF905 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，工作電壓為 ， 32引腳 QFN封裝（ 5mm5mm ），工作于 433/868/915MHz3個 ISM頻道 。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。 NRF905的實物如圖 13所示 : 圖 13 NRF905 模塊 工作模式 NRF905采用 Nordic公司的 VLSI ShockBurst技術(shù)。通過將與 RF協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)， nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個 SPI接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決 19 定。在 ShockBurst RX模式中，地址匹配 AM和數(shù)據(jù)準備就緒 DR信號通知 MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成?？傊?，這意味著降低 MCU的存儲器需求也就是說降低 MCU成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。 芯片結(jié)構(gòu)如圖 14 所示： 圖 14 NRF905 芯片結(jié)構(gòu) 芯片各部分功能及性能介紹： (1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 ； (2) 接收發(fā)送功能合一，收發(fā)完成中斷標志 ； (3) 170個頻道，可滿足多點通訊和跳頻通訊需求 ，實現(xiàn)組網(wǎng)通訊 TDMACDMAFDMA (4) 內(nèi)置硬件 8/16 位 CRC 校驗，開發(fā)更簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定 ； (5) 工作電壓 ，低功耗，待機模式僅 ； (6) 接收靈敏度達 100dBm； (7) 收發(fā)模式切換時間 650us； 20 (8) 每次最多可發(fā)送接收 32字節(jié)，并可軟件設(shè)置發(fā)送 /接收緩沖區(qū)大 小2/4/8/16/32 字節(jié) ； (9) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 ； (10) 最大發(fā)射功率 10 毫瓦，發(fā) 射模式：最大電流 30mA；接收模式：電流 (12) 標準 DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 ； (11) 內(nèi)置 SPI 接口，也可通過 I/O 口模擬 SPI 實現(xiàn) ， 最高 SPI 時鐘可達 10M (13) 采用高精度貼片晶振及品牌阻容元件，性能更優(yōu)，工作更穩(wěn)定。 NRF905引腳圖如圖 15所示： VCC1TX_EN2TRX_CE3PWR_UP4UCLK5CD6AM7DR8MISO9MOSI10SCK11CSN12GND13GND14U3NRF905P31P30P17P16P10P11P12P13P14P15GNDGND 圖 15 NRF905引腳圖 管腳及功能如表 2所示： 表 2 NRF905管腳功能 管腳 名稱 管腳功能 說明 1 VCC 電源 電源 +~ DC 2 TX_EN 數(shù)字輸入 TX_EN= 1 TX 模式 TX_EN= 0 RX 模式 3 TRX_CE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接收 4 PWR_UP 數(shù)字輸入 芯片上電 21 5 uCLK 時鐘輸出 本模塊該腳廢棄不用，向后兼容 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時鐘 SPI 時鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 地 接地 14 GND 地 接地 說明 :(1) VCC 腳接電壓范圍為 ~ 之間，不能在這個區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。當 然對 3V 左右的單片機更加適用 (3) 硬件上沒有 SPI 的單片機，可以用普通單片機 IO 口模擬 SPI，不需要單片機 SPI 模塊介入，只需添加代碼模擬 SPI 時序即可 (4) 13 腳、 14 腳為接地腳 ,需要和母板的邏輯地連接起來 (5) 排針間距為 100mil,標準 DIP 插針，如果需要其他封裝接口，比如密腳插針，或者其他形式的接口，可以聯(lián)系我們定做 (6) 與 51系列單片機 P0口連接時候，需要加 10K 的上拉電阻 ,與其余口連接不需要 (7) 其他系列的單片機，如果是 5V 的，請參考該系列單片機 IO 口輸出電流大小，如果超過 10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊 ! 如果是 的，可以直接和 RF905 模塊的 IO口線連接。 RF905 模塊性能參考數(shù)據(jù)如表 3 所示： 表 3 NRF905 性能參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 單位 最低工作電壓 V 最大發(fā)射功率 10 dBm 最大數(shù)據(jù)傳輸率曼切斯特編碼 50 kbps 輸出功率為 10 dBm 時工作電流 9 mA 接收模式時工作電流 mA 溫度范圍 40 to +85 ℃ 典型靈敏度 100 dBm POWERDOWN 模式時工作電流 uA RF905 模塊工作電壓與最大發(fā)射增益參考數(shù)據(jù)如表 4 所示： 表 4 NRF905 工作電壓與發(fā)射增益 工作電壓 (模塊 VCC 供電電壓 ) 模塊最大發(fā)射增益 (dBm) 23 + + + +10dBm 控制模塊 為了實現(xiàn)對溫濕度的控制功能，設(shè)計一個繼電器控制電路模塊。繼電器采用的是 5v 驅(qū)動的五腳繼電器?？刂圃硎牵涸跓o任何控制信號的時候三極 管截止，繼電器未吸和，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮。發(fā)光二極管的限流電阻選用的是常用的 470歐姆的電阻，三極管選用的是 9012（ PNP） ,為了達到合適的驅(qū)動電流，三極管基極電阻選用的是 1k的電阻。蜂鳴器的控制也只需控制相應(yīng)的單片機 I/O 口輸出高 /低電平即可。 從硬件的設(shè)計和總體程序流程圖，我們可以看出，數(shù)據(jù)采集是一個很重要的步驟。下面分別給出它們的程序設(shè)計思路。函數(shù)功能 :向 DS18B20 讀一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù) :無，出口參數(shù) :dat。函數(shù)功能 :向DS18B20 寫一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù) :dat ，出口參數(shù) : 無。函數(shù)功能 :DS18B20 初始化子程序，入口參數(shù) : 無，出口參數(shù) :無。函數(shù)功能 :向 DS18B20 讀溫度值，并將溫度值存入字符數(shù)組。 DS18B20讀一次溫度數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖 19 所示： 26 圖 19 溫度數(shù)據(jù)采集流程圖 ADC0809 以及適度數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計 濕度數(shù)據(jù)的采集我們采用的是濕敏電阻 HR31 采集，因為 濕敏電阻是電壓