【正文】 測。然后結(jié)合接收機(jī)對發(fā)射機(jī)發(fā)出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、判斷等，同時(shí)采用單片機(jī)理論進(jìn)行智能化控制，達(dá)到預(yù)期目的。 本課題完成內(nèi)容（1）制作完成一臺實(shí)物樣機(jī)；（2）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場溫度的實(shí)時(shí)采集與顯示，可應(yīng)用于環(huán)境溫度的檢測；（3）在溫度檢測的基礎(chǔ)上完成報(bào)警功能，即完成對現(xiàn)場溫度的設(shè)定比對，超過設(shè)定值現(xiàn)場及時(shí)報(bào)警。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇 三種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較方案一、信號調(diào)制采用調(diào)頻方式進(jìn)行，分機(jī)發(fā)射部分可采用發(fā)射芯片或分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，而總機(jī)接收部分使用SONY的CAX1191s收音機(jī)專用接收芯片。而對于數(shù)字信號的傳送則采用編解碼芯片MT8880與STC89C51結(jié)合對數(shù)字信號進(jìn)行編碼，然后經(jīng)過音頻發(fā)射部分進(jìn)行發(fā)射。故此方案即可進(jìn)行音頻傳送又可進(jìn)行數(shù)字傳送，可在個(gè)別場所可以進(jìn)行監(jiān)聽與監(jiān)測。不同的探測節(jié)點(diǎn)靠不同的站點(diǎn)代號進(jìn)行發(fā)射加以區(qū)分。故此方案可以很好的完成數(shù)據(jù)信息的采集與傳送。不同的探測節(jié)點(diǎn)靠不同的站點(diǎn)代號進(jìn)行發(fā)射加以區(qū)分。故此方案可以很好的完成數(shù)據(jù)信息的采集與傳送及相應(yīng)的控制操作。具有很好的音頻接收效果，對于發(fā)射部分無論是采用芯片還分立元件制作，都有存在傳送距離和頻段的干擾問題。然而在同時(shí)傳送數(shù)據(jù)信息與音頻信號時(shí)容易造成干擾。方案二：系統(tǒng)采用315MHz的發(fā)射模塊與接收模塊制作，可以很好的對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行傳送，而且距離的傳送及頻段的應(yīng)用都有一定的保證，但對于多機(jī)的同時(shí)傳送可能有會(huì)一定的頻率干擾而造成相應(yīng)的數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)收發(fā)模塊的使用可以進(jìn)行雙工通信，易于對分機(jī)進(jìn)行控制操作。方案選擇：上述三種方案實(shí)現(xiàn)的功能基本相同，如果強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的音頻信號的采集與傳送，那么選擇方案一；對于強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)信息的采集，可選擇方案二三，方案二對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡單，對分機(jī)要求少的系統(tǒng)，則可以選擇其方案二；而如要求對系統(tǒng)進(jìn)行雙工通信，使其具有遠(yuǎn)程控制功能，同時(shí)分機(jī)分布多，可選擇方案三。3 環(huán)境無線監(jiān)測硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 環(huán)境監(jiān)測硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖（1）環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測、顯示、報(bào)警及無線傳送，控制器采用單片機(jī)STC89C51，溫度傳感器采用DS18B20，試驗(yàn)采用蜂鳴器報(bào)警（實(shí)際產(chǎn)品可加揚(yáng)聲器進(jìn)行放大）, 無線收發(fā)模塊JF24D進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，用4位8段式LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示。信號傳輸采用兩芯（或三芯）電纜構(gòu)成的單總線結(jié)構(gòu)。微控制器通過對器件的尋址，就可以讀取某個(gè)傳感器的溫度值，從而簡化了信號采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。顯示電路主要用于實(shí)時(shí)溫度顯示，根據(jù)溫度傳感器DS18B20檢測到的溫度經(jīng)過單片機(jī)處理進(jìn)行顯示。收發(fā)電路采用了具有無線雙向傳輸能力的模塊JF24D，JF24D （GFSK）收發(fā)電路的功能，以特小體積更低成本實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。頻段中達(dá)到穩(wěn)定可靠的短距離數(shù)據(jù)傳輸。（2），控制器采用單片機(jī)STC89C51，報(bào)警采用蜂鳴器報(bào)警（實(shí)際產(chǎn)品可加揚(yáng)聲器進(jìn)行放大）,無線收發(fā)模塊JF24D進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，用LCD1602來實(shí)現(xiàn)溫度顯示?？筛鶕?jù)輸入電路對不同分機(jī)在LCD1602上進(jìn)行顯示，同時(shí)結(jié)合核心器件單片機(jī)來判斷它所接受的信號進(jìn)行報(bào)警等相關(guān)工作，同進(jìn)控制協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作，考慮到系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟(jì)性因素，采用的是當(dāng)今流行的以及性價(jià)比比較高的STC89C51。所以系統(tǒng)選用51芯片做為其核心控制模塊。同時(shí)，STC89C51內(nèi)部有EEPROM，可以在程序中修改，斷電不丟失。（1）主控單片機(jī)采用一片STC宏晶科技STC89C51。STC89C51芯片本身集成了看門狗（WDT）電路，這是為了系統(tǒng)更加的穩(wěn)定可靠，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生,這種做法對于實(shí)際上長時(shí)間運(yùn)行在惡劣狀況的控制系統(tǒng)來說是十分必要的。（2）STC89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫10000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用宏晶科技公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的STC89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 STC89C51芯片 溫度檢測及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其溫度檢測和報(bào)警功能，溫度檢測采用DS18B20傳感器進(jìn)行采集，而報(bào)警電路是根據(jù)從環(huán)境采集到的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行判斷比較，同時(shí)依照智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在相應(yīng)的情況下可自動(dòng)采取相應(yīng)的措施。（1）溫度檢測控制硬件電路設(shè)計(jì)溫度的檢測主要依據(jù)DS18B20來采集，根據(jù)DS18B20的特點(diǎn)，本電路采用寄生電源供電方式，同時(shí)，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)排阻來完成對總線的上拉。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)化器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的就是溫度信號數(shù)字值。一條單總線上可以掛接若干個(gè)數(shù)字溫度傳感器，每個(gè)傳感器有一個(gè)唯一的地址碼。（2）溫度報(bào)警系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本電路用于實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的信號，達(dá)到預(yù)警的目的。 報(bào)警電路 系統(tǒng)的輸入、輸出電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入輸出電路是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)工作的基礎(chǔ)，同時(shí)也是對系統(tǒng)工作狀態(tài)的了解。 按鍵輸入電路同時(shí)，單片機(jī)的復(fù)位電路也與輸入電路設(shè)計(jì)大體相同。例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。單片機(jī)復(fù)位的條件是：使RST/VPD引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。 按鍵復(fù)位電路，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R6分壓，在RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平，系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，分機(jī)選擇使用4位8段式LED數(shù)碼管，總機(jī)選擇使用LCD1602顯示，其電路設(shè)計(jì)如下。片選：DIG112, DIG29, DIG38, DIG46公共腳：A11, B7, C4, D2, E1, F10, G5, DP3② LCD1602顯示電路： LCD1602顯示電路1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線 ，VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，引腳說明圖如下所示寄存器選擇控制表： 無線收發(fā)電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)電路的進(jìn)行雙工工作，即所采用的收發(fā)模塊既可作為發(fā)射模塊也可作為接收模塊。 收發(fā)電路圖JF24DJF24D模塊的傳輸速率有1M/2M 并具有快速跳頻校驗(yàn)等功能，可在擁擠的ISM（1）JF24D模塊主要性能參數(shù)：工作電壓：調(diào)制方式：GFSK/FSK最大速率：1M/2M接收靈敏度：85dBm最大距離：100米編程接口：SPI數(shù)字接口模塊尺寸：(2) JF24D模塊引腳功能說明腳位腳位功能說明1+ （）2SPIMISOSPI總線數(shù)據(jù)輸出（JF24D數(shù)據(jù)輸出）3CERX、TX使能4SPISCKSPI總線時(shí)鐘5SPIMOSISPI總線數(shù)據(jù)輸入（JF24D數(shù)據(jù)輸入）6SPICSNSPI總線使能7NC空腳，沒有使用8IRQ TX active low發(fā)送或接受數(shù)據(jù)包標(biāo)志9NC空腳，沒有使用10GND, 的排針固定。②模塊與單片機(jī)硬件連接后上電，單片機(jī)對模塊初始化，寄存器值被寫入模塊并保持直至斷電寄存器值自動(dòng)清除。出現(xiàn)死機(jī)，可以重新初始化。④JF24D模塊可以接收6個(gè)不同地址從機(jī)的信號。⑤模塊在初始化后復(fù)位或短暫斷電，上電后對寄存器FEATURE初始化前要先讀，如果是0，再下Activate+0x73命令，再初始化；如果不是0，就不需要初始化。2比8比較合適，比如喚醒20ms休眠80ms ，發(fā)射的時(shí)間必須要大于休眠時(shí)間以保證喚醒后能檢測到前導(dǎo)碼和同步碼才能接收數(shù)據(jù)。⑧模塊與單片機(jī)連接上電后如果需要插拔模塊或單片機(jī)請斷開電源，否則易損壞器件。②初始化上電后，MCU必須對JF24D時(shí)行初始化，其中寄存器組0的初始化就是將所有的寄存器寫一遍，具體的初始化值用戶可以自行設(shè)計(jì)。③發(fā)射流程是先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后在寄存器組中時(shí)行設(shè)定，將芯片設(shè)置到PTX模式。對于整個(gè)系統(tǒng)而言，直接設(shè)定成優(yōu)先發(fā)射模式，只有在分機(jī)接收到操作命令時(shí)有中斷。將CE管腳置1,芯片進(jìn)入接收就緒狀態(tài)。 ⑤六通道使用JF24D作為接收時(shí)有六個(gè)接收通道，可分別對應(yīng)六個(gè)不同地址的發(fā)射機(jī)，除通道0外，其余五個(gè)通道地址高位相同，在通道1中設(shè)置；接收時(shí)，通過讀寄存器組0的寄存器STATUS，可以得到通道號。⑦發(fā)射連續(xù)波：在按照表1完成初始化后，將寄存器組1寄存器REG4該為0x41110421可以讓JF24D在當(dāng)前設(shè)置的信道發(fā)射連續(xù)波。⑧躲避干擾：JF24D提供載波檢測機(jī)制，能夠檢測的載波能量范圍為從－97dBm到67dBm。當(dāng)存在藍(lán)牙干擾時(shí)，由于藍(lán)牙通常在一個(gè)頻點(diǎn)的駐留時(shí)間小于625us，將重發(fā)延遲設(shè)置為700us就可以保證兩次發(fā)射不會(huì)都受干擾。例如在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，需要調(diào)用一段延時(shí)，在本程序中，利用 CPU 執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換這段代碼占有的時(shí)間代替這段延時(shí)?？傊?，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要協(xié)調(diào)這種時(shí)間滯后，使系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性要求。 主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示及發(fā)送，讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次，同時(shí)實(shí)時(shí)進(jìn)行發(fā)送信息。 主程序流程圖 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫?！∮?jì)算溫度流程圖 　顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號顯示位移入下一位。 LCD1602 顯示程序模塊LED顯示程序就是將總機(jī)收到的各個(gè)分機(jī)的溫度信息和機(jī)位代號在1602上顯示出來,同時(shí)根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)定的鍵盤命令顯示相關(guān)內(nèi)容。 5 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。根據(jù)方案設(shè)計(jì)的要求，調(diào)試過程共分三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬聯(lián)調(diào)。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。 硬件靜態(tài)的調(diào)試 主要包括錯(cuò)線、開路、短路。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。（2）排除元器件失效造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，～5V之間屬正常。 系統(tǒng)硬件調(diào)試電路的調(diào)試主要看接口以及連線是否正確，特別是4位數(shù)碼管的連線，由于4位數(shù)碼管的型號很多，剛開始制作電路板前最好先進(jìn)行引腳的測試，不同廠家生產(chǎn)的數(shù)碼管有所區(qū)別。同時(shí)，在測試電路過程中，注意電路的保護(hù)以防元件燒毀，特別是在測試電路引腳電壓時(shí)，萬用表不要將電路給短路了，這樣極易引起部分耐壓比較低的元器件毀壞。采取自下到上的方法，單獨(dú)調(diào)好每一個(gè)模塊，最后完成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，而且Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。而Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，首先對系統(tǒng)程序中的顯示子程序進(jìn)行調(diào)試，在Keil軟件上編好相應(yīng)的程序，先編寫固定值進(jìn)行顯示，在程序的編寫過程中，要注意4位數(shù)碼管的型號，是共陽還是共陰的以及字模的選擇，特別是數(shù)碼管的管腳連線。調(diào)試完顯示子程序后開始對溫度子程序進(jìn)行調(diào)試，正確設(shè)定端口有利于程序的編譯，而DS18B20的端口設(shè)計(jì)比較簡單。完成溫度子程序和顯示子程序就可以一目了然的知道環(huán)境的溫度，這時(shí)進(jìn)行報(bào)警子程序的編寫，對DS18B20采集到的溫度與所設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，超出設(shè)定范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警。在完成溫度的的顯示和報(bào)警等相關(guān)子程序的設(shè)計(jì)后，最重要的收發(fā)子程序的設(shè)計(jì)，對于這個(gè)部分由于模塊的選擇，無法在Proteus上進(jìn)行相應(yīng)的仿真，所以在完成上面幾部子程序的實(shí)物硬件上正常后，將相應(yīng)收發(fā)程序燒寫到實(shí)物板上進(jìn)行調(diào)試。對于總機(jī)的軟件設(shè)計(jì)大體與分機(jī)相同，少了溫度子程序的設(shè)計(jì)，而顯示子程序也采用了更好的LCD1602進(jìn)行顯示，這樣可以同時(shí)顯示多臺分機(jī)情況?？倷C(jī)的完成需要接收子程序的正確接收，才能完好的完成總體設(shè)計(jì)要求。 軟硬聯(lián)調(diào) 系統(tǒng)做好后，進(jìn)行系統(tǒng)的完整調(diào)試。這些工具是單片機(jī)開發(fā)的最基本工具。51系列單片機(jī)的信號線大體分為讀、寫信號線、片選信號線、時(shí)鐘信號線、外部程序存貯器讀選通信號（PSEN）、地址鎖存信號（ALE）、復(fù)位信號等幾大類。對于系統(tǒng)的顯示報(bào)警等相應(yīng)的可視功能測試在硬件上容易實(shí)現(xiàn)，只要采取相應(yīng)的操作就可以達(dá)到測試要求。對相應(yīng)的管腳進(jìn)行測試，測試其收發(fā)頻率，以及相應(yīng)的操作結(jié)果。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案要求，溫度顯示的范圍可以從負(fù)溫度到正的一百多度，而采用4位數(shù)碼管就是為了精確顯示，176。其次，對輸入電路的測試，采用LED燈的顯示來判斷輸入電路是否正常，即在按下鍵時(shí)LED燈點(diǎn)亮。在無法測出波形時(shí)，采用萬用表對芯片管腳進(jìn)行測量，依照說明書分析判斷是否有電路錯(cuò)誤。完成上述調(diào)試時(shí)，主機(jī)部分的電路基本相同，也是依照相關(guān)步驟進(jìn)行測試。同時(shí)，調(diào)試過程中依據(jù)實(shí)際情況來改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)的