【正文】 ，三極管放大信號(hào)技術(shù)等。系統(tǒng)可以迅速的，精準(zhǔn)的對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測與顯示，發(fā)送與接收。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)將系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：；這個(gè)模塊由一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，一個(gè)使用DS18B20的溫度檢測模塊，一個(gè)使用四位共陰極數(shù)碼管的顯示模塊，在這個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)部分都有著不同的作用，都不可缺少。與上個(gè)模塊相比區(qū)別在于，這個(gè)模塊少了一個(gè)溫度檢測模塊，無線模塊的功能不同，其他的都相同。其次，根據(jù)每部分的功能設(shè)計(jì)出原理圖，按照原理圖購買所需要的器件進(jìn)行焊接。 預(yù)期成果及其價(jià)值系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試完成后，預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：，實(shí)時(shí)傳給單片機(jī)并在四位數(shù)碼管上顯示；；，無線接收模塊能夠自動(dòng)接收數(shù)據(jù)通過單片機(jī)將溫度數(shù)據(jù)在四位數(shù)碼管上顯示。在日常生活中，一些倉庫之類的地方，需要實(shí)時(shí)的了解倉庫內(nèi)的溫度，通過該系統(tǒng)也能簡單的就實(shí)現(xiàn)了。2 設(shè)計(jì)方案選擇 總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)分為發(fā)射模塊和接收模塊兩個(gè)部分。接收模塊的功能是當(dāng)發(fā)射模塊有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，通過NRF24L01無線模塊接收數(shù)據(jù)，在四位數(shù)碼管顯示，設(shè)計(jì)框圖如圖22所示。圖21 發(fā)射模塊設(shè)計(jì)框圖。另外在兩個(gè)模塊的顯示電路中，都用到9012三極管，起到放大信號(hào)的作用。圖22 接收模塊設(shè)計(jì)框圖 STC89C52RC與AT89C52單片機(jī)的選擇STC89C52RC單片機(jī)出自于STC公司，AT89C52出自于AT公司。52單片機(jī)在51單片機(jī)的基礎(chǔ)上做了許多的改進(jìn)，擁有了51單片機(jī)不具有的一些功能，在可編程存儲(chǔ)器的大小上多了4K。AT公司和STC公司所生產(chǎn)的52單片機(jī)功能基本都相同，但相比于AT公司的AT89C52單片機(jī)，STC89C51RC具有價(jià)格便宜，下載程序相對容易的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合以上分析單片機(jī)的選擇是STC公司的52單片機(jī)。圖23 單片機(jī)的引腳圖 NRF24L01與NRF905的選擇NRF24L01無線模塊是在近期生產(chǎn)的一款無線模塊，相比于以前一些較早使用的無線模塊有著許多的優(yōu)點(diǎn)。NRF24L01的引腳功能如表21所示。在使用中NRF24L01的電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)部分相對簡單許多。NRF24L01引腳功能如圖24所示。其引腳功能從做到有分別為GND，Vout，Vint。當(dāng)用這種傳統(tǒng)方法測量溫度是會(huì)有很多的問題，這都源于熱敏電阻不具有的可靠性，容易出現(xiàn)問題，而且測溫的準(zhǔn)確性低，所測得的溫度數(shù)據(jù)還必須通過特定的電路才能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)處理。圖26 DS18B20引腳圖DS18B20溫度傳感器相比于傳統(tǒng)的溫度傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)。在將封裝后的DB18B20應(yīng)用時(shí)，具有體積小，重量輕，形式多樣，而且還不容易因?yàn)橥饬υ驌p壞的優(yōu)點(diǎn)，可以適用于許多惡劣狹窄的環(huán)境中。所以在溫度傳感器上選擇了DS18B20。數(shù)碼管如果按段數(shù)劃分的話，可以分為七段和八段數(shù)碼管，七段和八段的區(qū)別在于八段的數(shù)碼管多了一個(gè)顯示位，即為小數(shù)點(diǎn)位（dp），這個(gè)小數(shù)點(diǎn)使得數(shù)碼管能更準(zhǔn)確的將內(nèi)容顯示出來了。由于此次顯示的內(nèi)容需要有小數(shù)點(diǎn)所以選擇了八段數(shù)碼管，根據(jù)測溫的需求選擇了四個(gè)一體的數(shù)碼管。實(shí)物如圖27所示。最小系統(tǒng)的電路又可分為晶振電路和復(fù)位電路兩個(gè)部分，電路如圖31所示。這部分電路使用的是單片機(jī)的XTAL2（18腳）和XTAL1（19腳），在電路中電容的作用是對振蕩頻率起到微調(diào)，在電容大小的選擇上是根據(jù)晶振頻率的大小對應(yīng)選擇的，一般6MHZ的晶振選擇20pF的電容，12MHZ的晶振選擇30pF的電容。復(fù)位單路的設(shè)計(jì)有好幾種，在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要我采用的是手動(dòng)復(fù)位的方法。圖31 復(fù)位電路 基于DS18B20的測溫電路的設(shè)計(jì)溫度檢測電路如圖32所示。通過單片機(jī)進(jìn)行編程控制和數(shù)據(jù)處理。圖32 溫度檢測電路 基于NRF24L01的無線發(fā)射模塊與接收模塊的設(shè)計(jì)NRF24L01無線模塊是近期生產(chǎn)的一種新型射頻收發(fā)模塊，能夠完成無線數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收。在使用時(shí)NRF24L01無線模塊輸出的功率和無線通信的頻段可以通過編程實(shí)現(xiàn)控制，此次設(shè)計(jì)中我用到了NRF24L01無線模塊的六個(gè)控制端和單片機(jī)通訊，分別是CE、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CSN，通過在每個(gè)端口串聯(lián)一個(gè)1KΩ的電阻進(jìn)行限流。在此次設(shè)計(jì)中將NRF24L01作為發(fā)射模塊時(shí)，各引腳CSN、MISO、IRQ、MOSI、SCK、CE，對應(yīng)的接在單片機(jī)的 、。圖33 發(fā)射模塊電路圖在此次設(shè)計(jì)中將NRF24L01作為接收模塊時(shí)，各引腳CSN、MISO、IRQ、MOSI、SCK、CE，對應(yīng)的接在單片機(jī)的 、。圖34 接收模塊電路圖 AMS1117是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器。電路如圖35所示。S9012三極管是一種非常普遍的三極管，在很多家用電器里都有用到，各種放大電路中也經(jīng)常用到， S9012三極管的應(yīng)用是很廣泛的。為了解決這個(gè)問題，所以采用了S9012三極管放大信號(hào)的辦法。電路如圖36所示。電路如圖37所示。在使用時(shí)通過位選對其進(jìn)行選通控制，四個(gè)位選端分別連接四個(gè)S9012三極管的發(fā)射極SMGSMGSMGSMG4，然后接地。只有同時(shí)給位選端低電平，段選端高電平時(shí)數(shù)碼管才能正常工作。具體步驟如下，先定義NRF24L01無線模塊的每個(gè)端口，配置NRF24L01無線模塊的各種參數(shù)，進(jìn)行NRF24L01無線模塊的初始化。最后是單片機(jī)的讀取溫度，溫度處理，主函數(shù)的調(diào)用每個(gè)子函數(shù)進(jìn)行最后的處理，發(fā)送溫度數(shù)據(jù)和顯示溫度數(shù)據(jù)。圖41 發(fā)射模塊流程圖對于接收模塊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)，系統(tǒng)也是不停的重復(fù)著同樣的工作。其次進(jìn)入循環(huán)模式判斷狀態(tài)寄存器是不是有接收到中斷信號(hào)，如果寄存器確定有接收到中斷信號(hào)，那就讓程序從RX_FIFO buffer讀出二進(jìn)制形式的溫度數(shù)據(jù)。圖42 接收模塊流程圖 軟件的分步設(shè)計(jì)對于溫度檢測模塊的軟件設(shè)計(jì)中，使用DS18B20溫度傳感器來測溫時(shí)必須嚴(yán)格遵守單總線協(xié)議，從而保證準(zhǔn)確的通訊的數(shù)據(jù)。在對DS18B20復(fù)位以后，當(dāng)接收到相對應(yīng)的信號(hào)時(shí)，就會(huì)跳過讀ROM中讀序列號(hào)，然后開始對溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，等到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)保存。首先進(jìn)行各端口的初始化操作，其中初始化內(nèi)容分為配置單片機(jī)的I／O口，使之和對應(yīng)的NRF24L01無線模塊端口正常通信，接著是相關(guān)寄存器的設(shè)置，最終要實(shí)現(xiàn)的就是NRF24L01無線模塊和單片機(jī)按需要正常通信。當(dāng)模塊需要的是發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，就要將NRF24L01無線模塊的工作方式設(shè)置為發(fā)射方式，再將需要發(fā)射的溫度數(shù)據(jù)目地址寫入NRF24L01無線模塊的緩沖區(qū)，等到程序延時(shí)后將數(shù)據(jù)發(fā)射出去，這里的地址包含了數(shù)據(jù)地址TX—PLD和目標(biāo)地址TX—ADDR。圖43 DS18B20溫度檢測軟件設(shè)計(jì)流程圖 圖44無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖當(dāng)模塊需要的是接收數(shù)據(jù)時(shí)，就要將NRF24L01無線模塊的工作方式設(shè)置為接收方式。其次當(dāng)接收端檢測到有效的地址和CRC后，就會(huì)在接收堆棧中存入數(shù)據(jù)包，將高電平給予狀態(tài)寄存器中的中斷位，產(chǎn)生中斷信號(hào)使得IRQ端口以低電平工作，最后通過判斷允許MCU去讀出溫度數(shù)據(jù)。圖45無線接收模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖在此系統(tǒng)中發(fā)射模塊和接收模塊各有一個(gè)顯示部分，但兩者所要實(shí)現(xiàn)的功能和軟件設(shè)計(jì)基本相同，所以在此就將兩個(gè)部分放在一起作介紹了。單片機(jī)通過各自的模塊分別獲取溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)賦值給P0口，利用P2口進(jìn)行控制輸出，最后在數(shù)碼管上顯示，其流程圖如圖46所示。，沒有錯(cuò)誤后生成HEX文件。，NRF24L01無線模塊分別插入對應(yīng)的模塊（注意引腳順序）。，測試不同的溫度值?！娴慕Y(jié)果，左邊為發(fā)射模塊，右邊為接收模塊，如圖51所示。圖52 ℃時(shí)的調(diào)試圖℃時(shí)的結(jié)果，左邊為發(fā)射模塊，右邊為接收模塊，如圖53所示。但當(dāng)時(shí)都不知道什么是無線傳輸，如何不用溫度計(jì)也能檢測到溫度?，F(xiàn)代的工業(yè)控制中，溫度是一個(gè)重要的因數(shù)，對工業(yè)現(xiàn)場能實(shí)時(shí)的測量溫度是很重要的，而一些特殊場所的環(huán)境惡劣，不適合人員工作，在這種環(huán)境中該系統(tǒng)就能得到廣泛的應(yīng)用，代替一些需要人為的工作，相比于其他傳統(tǒng)的測溫方法具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)。忙碌的一個(gè)學(xué)期時(shí)間過去了，回想整個(gè)設(shè)計(jì)過程時(shí)，暴露出了許許多多的問題，并且犯了一個(gè)很嚴(yán)重的錯(cuò)誤。這事給了我一個(gè)教訓(xùn)，在使用任何器件時(shí)一定要對器件進(jìn)行充分的了解。另外在焊接時(shí)還出現(xiàn)了一個(gè)大的錯(cuò)誤，就是把四位數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線接錯(cuò)了，后來通過上網(wǎng)查資料才知道，原來數(shù)碼管實(shí)物的數(shù)據(jù)線不是按順序排列的，不過這個(gè)問題很快也得到了解決。例如，此系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的是一對一的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸和功能，這在系統(tǒng)的應(yīng)用上就會(huì)有一定的局限性。還有就是在設(shè)計(jì)次系統(tǒng)時(shí)考慮到成本的問題在選擇無線模塊時(shí)選用的是數(shù)據(jù)傳輸距離較短的NRF24L01無線模塊，所以在數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x的問題上可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行改進(jìn)。綜上所述，此次所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還有很大的提升空間可以改進(jìn)，在應(yīng)用中可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行修改。由于在以前的學(xué)習(xí)中沒有做實(shí)物的經(jīng)驗(yàn)，所以對許多問題的考慮上是不周全，要是沒有指導(dǎo)老師的嚴(yán)格要求和細(xì)心指導(dǎo)，加上一起做設(shè)計(jì)同學(xué)的幫助，設(shè)計(jì)是不可能順利完成的。老師在平時(shí)的工作本來就很忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，老師每一個(gè)階段都精心的指導(dǎo)我。在做設(shè)計(jì)的過程中犯了很多的錯(cuò)誤，有很多不懂的地方，老師都是很細(xì)心的給我糾正錯(cuò)誤，講解不懂的知識(shí)。另外還要感謝所有幫助過我的同學(xué)們，就是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)才能順利完成。最后感謝我的母?！}城工學(xué)院。附 錄附錄1：元器件目錄表附錄2：設(shè)計(jì)原理圖附錄3：程序清單附錄1 元器件目錄表序號(hào)元器件數(shù)量型號(hào)（數(shù)值）1U11單片機(jī)STC89C52RC2U213J11上拉電阻1K4J21電池電源5J31溫度傳感器DS18B206J41無線模塊NRF24L017Q1,Q2，Q3，Q44三極管90128DS11四位共陽極數(shù)碼管9R01電阻10K10R1，R2，R3，R4，R5，R66電阻1K11R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R148電阻47012R15，R16，R17，R184電阻1K13R19114C11電容10uF/25V15C2，C32電容30pF16C4117C51電容33uF/25V18Y11晶振12MHZ19RST11按鍵復(fù)位開關(guān)序號(hào)元器件數(shù)量型號(hào)（數(shù)值）1U11單片機(jī)STC89C52RC2U213J11上拉電阻1K4J21電池電源5J31無線模塊NRF24L016Q1,Q2，Q3，Q44三極管90127DS11四位共陽極數(shù)碼管8R01電阻10K9R1，R2，R3，R4，R5，R66電阻1K10R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R148電阻47011R15，R16，R17，R184電阻1K12R19113C11電容10uF/25V14C2，C32電容30pF15C4116C51電容33uF/25V17Y11晶振12MHZ18RST11按鍵復(fù)位開關(guān)附錄2 設(shè)計(jì)原理圖附錄3 程序清單include include typedef unsigned char uchar。//****************************************NRF24L01端口定義sbit MISO=P1^5。sbit CE=P1^7。sbit MOSI=P1^1。//*******************************************************sbit SEG1=P2^0。 //段碼位2 sbit SEG3=P2^4。 //段碼位4//***********************************DS1820端口設(shè)置sbit DQ=P3^3。 uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。 uchar ng。//共陰數(shù)碼碼表0,1,2,3,4, 5,6 ,7,8,9 ,C //*******************************************************uint bdata sta。 sbit TX_DS=sta^5。//********************NRF24L01*******************define TX_ADR_WIDTH 5 // 本機(jī)地址寬度設(shè)置define RX_ADR_WIDTH 5 // 接收方地址寬度設(shè)置define TX_PLOAD_WIDTH 20 // 4 字節(jié)數(shù)據(jù)長度define RX_PLOAD_WIDTH 20 // 4 字節(jié)數(shù)據(jù)長度uint co