【正文】 場(chǎng)需要普及一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、易操作并且可以進(jìn)行無線傳輸?shù)臏囟葯z測(cè)設(shè)備。 第二章 系統(tǒng)方案論證與選擇 系統(tǒng)總體方案描述 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為 2 個(gè)部分，第一個(gè)部分實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)、顯示和發(fā)送，第二個(gè)部分為數(shù)據(jù)的接收和顯示。第二個(gè)設(shè)計(jì)模塊中，同樣利用 STC89C52 單片機(jī)作為控制主體，先控制 nRF905 無線接收模塊接收第一個(gè)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后控制 4 位共陽極數(shù)碼管顯示接收到的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示： 第一模塊 溫度采集 溫度顯示 發(fā)送溫度數(shù)據(jù) 接收溫度數(shù)據(jù) 第二模塊 顯示溫度數(shù)據(jù) 圖 1 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)硬件方面主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)，溫度傳感器 DS18B20， 4 位共陽極數(shù)碼管，還有 nRF905 無線收發(fā)模塊組成，目的在于實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)和無線收發(fā)所檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)。 電源電路由一個(gè)六腳的按鍵開關(guān)，一個(gè) 1K 的電阻，一個(gè) 10uF 的極性電容和一個(gè)顯示電路供電狀態(tài)的發(fā)光二極 管組成。除此之外還設(shè)計(jì)了一個(gè)外接電源接口。 圖 2 電源電路 復(fù)位電路組成很簡(jiǎn)單，僅僅有 4 個(gè)小器件構(gòu)成，一個(gè)是作為復(fù)位控制的四腳按鍵，一個(gè) 10uF 的極性電容，還有兩個(gè)電阻，阻值分別為 1K 和 10K。具體電路如圖 3所示： 圖 3 復(fù)位電路 晶振電路更為簡(jiǎn)單，只有 3 個(gè)器件，一個(gè) 的晶振外加二個(gè) 30PF的普通電容組 成，晶振兩端分別與單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 口相接。這樣就構(gòu)成了與單片機(jī)連接，可以進(jìn)行串口通信的串口電路。需要指出且注意的是，單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，管腳 EA 要始終接高電平。當(dāng)擴(kuò)展有外部 ROM 時(shí)，讀取完內(nèi)部 ROM 后自動(dòng)讀取外部 ROM,EA 接低電平時(shí)，單片機(jī)直接讀取外部 ROM。一 般在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)，大多會(huì)加上流水燈和獨(dú)立鍵盤的設(shè)計(jì)，但是在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中把這些部分作了改進(jìn)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)，考慮到不加入這些設(shè)備的話，以后又有可能需要用到。使得設(shè)計(jì)模塊更加靈活多用，不僅僅局限在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用，還可以留作以后的開發(fā)板學(xué)習(xí)。 我們知道，在單片機(jī)的端口上電后會(huì)一直存在高電平，而數(shù)碼管的位選正好是高電平有效，所以會(huì)導(dǎo)致在不需要使用數(shù)碼管的時(shí)候，數(shù)碼管依然會(huì)保持打開狀態(tài)。 設(shè)計(jì)原理圖如圖 8 所示： 圖 8 數(shù)碼管電路 信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì) 信號(hào)采集部分主要由溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行 1． DS1820 溫度傳感器外觀圖和引腳圖如圖 9 所示，三個(gè)管腳定義如下： [10] ① 引腳 1 接地； ② 引腳 2 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出； ③ 引腳 3 接高電平 5V 高電平。設(shè)計(jì)中的 DQ 端被設(shè)計(jì)成連接單片機(jī)的 端口。 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 無線收發(fā)模塊的功能實(shí)現(xiàn)主要是用 nRF905 無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)的 1． nRF905 接口電路和管腳說明 [9] 圖 11 nRF905 管腳圖 （ 1） VCC 為電源接入端，一般接入的電壓在 之間，不能超過 ，不然很容易將模塊燒壞，建議使用 （ 2） TX_EN 為數(shù)字輸入端口，當(dāng) TX_EN 置 1 時(shí)為 TX 輸入模式，當(dāng) TX_EN 置0 時(shí)為 RX 輸入模式 （ 3） TRX_CE 也是數(shù)字輸入端，它控制使能芯片的發(fā)射和接收 （ 4） PWR_UP 是給芯片上電的數(shù)字輸入端口 （ 5） uCLK 為時(shí)鐘輸出端口，此管腳在使用過程中一般廢棄不用 （ 6） CD 數(shù)字輸出端進(jìn)行載波檢測(cè) （ 7） AM 數(shù) 字輸出端進(jìn)行地址匹配 （ 8） DR 數(shù)字輸出端，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)完成 （ 9） MISO 和 MOSI 分別為 SPI 輸出輸入端口 （ 10） SCK 和 CSN 分別為 SPI 的時(shí)鐘和使能端口 （ 11） 13 和 14 管腳為相同的二個(gè)接地端口 . 2． nRF905 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 該模塊的設(shè)計(jì)中使用到了 AMS1117 芯片，目的是將上電端口輸入的 5V 電壓轉(zhuǎn)換成適合 nRF905 模塊使用的 工作電壓，轉(zhuǎn)換電路中由于使用的是AMS1117 芯片，所以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單許多，只需要在芯片的輸入端和接地端之間，輸出端和接地端之間分別并聯(lián)上一個(gè)普通電容和一個(gè)極性 電容即可，電路設(shè)計(jì)如圖12 所示： 圖 12 AMS1117 變壓電路 芯片 AMS1117 輸出的電壓與無線收發(fā)模塊的 VCC 口連接， PWR_UP， TX_EN，TRX_CE， MISO， MOSI， SCK， CSN 分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 ， ， ， ， ， 端口， AM， DR， CD 分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 ， ， 端口，uCLK 端口廢棄不用，最后的兩個(gè) GND 端口全部接地，這樣就組成了 nRF905 的無線控制模塊。 nRF905模塊的無線發(fā)射接收電路主要 利用 nRF905與外圍器件構(gòu)成的電路組成，設(shè)計(jì)中使用的是購買的成品模塊，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)沒有詳細(xì)研究，其主要部分是天線。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)思路 程序設(shè)計(jì)使用的軟件是是美國(guó) 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) Keil C51。 程序設(shè)計(jì)過程中，首要的是會(huì)熟練使用各種數(shù)碼管，即要了解數(shù)碼管 的構(gòu)造，也要了解其工作原理，并且能夠編寫各種數(shù)碼管的顯示程序，當(dāng)能夠做到這一步，然后還要了解溫度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，還有寄存器的工作方式和讀寫時(shí)序圖，然后根據(jù)它的 ROM 和 RAM 指令編寫工作代碼，通過單片機(jī)讀取后控制數(shù)碼管顯示。 設(shè)計(jì) 了溫度顯示程序后開始設(shè)計(jì)無線發(fā)送程序，同樣的需要了解 nRF905 的結(jié)構(gòu)，工作原理寄存器和時(shí)序圖，還有 SPI 口的設(shè)置。然后編寫它的寫操作和讀操作代碼，主機(jī)通過 SPI 接口向配置寄存器寫入信息，最后是它的發(fā)送指令代碼。 程序流程圖 溫度采集模塊的程序設(shè)計(jì)要特別注意溫度傳感器 DS18B20 的代碼編寫，在充分了解很清楚 DS18B20 的基礎(chǔ)上根據(jù)其指令碼，寄存器等編寫其讀寫 指令，以及溫度處理轉(zhuǎn)換代碼，然后編寫數(shù)碼管的顯示程序，然后合并，構(gòu)成總的程序流程。其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 為 Windows 和 Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 IDE ，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。 設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊具體流程圖 15 所示： 負(fù)值 正值 圖 15 數(shù)據(jù)采集流程圖 溫度采集時(shí)是，首先將 DS18B20 進(jìn)行初始化設(shè)置，然后才能進(jìn)行后面的操作。如果采集的溫度是正值，那么就控制單片機(jī)直接讀取經(jīng) NRF905 發(fā)送。 無線發(fā)送流程圖如圖 16 所示： N N N 圖 16 無線發(fā)送流程圖 初始化 nRF905，將接收點(diǎn)的地址和要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)將通過 SPI 接口傳送給 nRF905。通過 nRF905 的 ShockBurst 可使射頻寄存器自動(dòng)開啟，并完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送， DR 置高。 在 ShockBurst 模式下，只要開始發(fā)送數(shù)據(jù)， TRXCE 和 TXEN 的引腳無論是高電平還是低電平，發(fā)送過程都會(huì)被保證處理完畢。 第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)的仿真過程是使用 proteus 仿真軟件進(jìn)行，由于在 proteus 軟件中找不到 NRF905 的仿真模塊，所以仿真過程中沒有實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)的仿真電路，只是進(jìn)行了溫度檢測(cè)和顯示過程的仿真操作。在制作 PCB 電路板的過程中，由于打孔機(jī)上的打孔針只有一種直徑的，所以導(dǎo)致過孔和焊接點(diǎn)的孔徑大小一樣，焊接時(shí)要特別注意分清。所以在硬件的調(diào)試過程要注意過孔的問題。 在電路板的設(shè)計(jì)過程中要盡量在底層布線，同樣是因?yàn)榭變?nèi)沒有加銅的原因，如果是頂層走線，就需要 在頂層焊接，而頂層焊接時(shí)遇到像數(shù)碼管之類的器件的管腳很難在正面焊接，即使焊接也很容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸不良。 調(diào)試過程主要就是一個(gè)檢測(cè)過程，一定要有耐心，夠仔細(xì)，不然很難 找出問題的根本原因。 調(diào)試結(jié)果 經(jīng)過不斷認(rèn)真的調(diào)試過程，且電路的設(shè)計(jì)也沒有任何問題，最后電路板終于能夠完全實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)的所有功能。雖然整個(gè)設(shè)計(jì)中我們遇到了很多問題， 但通過我們自己九個(gè)人的分工，查找資料，調(diào)試、仿真，不斷地調(diào)整設(shè)計(jì)思路，最終成功地完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。經(jīng)過自己不斷地摸索，改進(jìn)，從中學(xué)到了很多實(shí)際知識(shí)。還有要感謝李老師以及楊老師在我們遇到困難時(shí)，給予我們的建議 與鼓勵(lì)。我們根據(jù)顯示的結(jié)果不斷尋找錯(cuò)誤點(diǎn)，各個(gè)擊破。 ②寫程序過程中，切記戒驕戒躁，踏踏實(shí)實(shí)，一步一個(gè)腳印。 ③當(dāng)程序很多很復(fù)雜時(shí)，應(yīng)該寫一個(gè)模塊就調(diào)試一個(gè)，這樣下來會(huì)輕 松的解決各個(gè)問題，而不像你一次性全寫完，錯(cuò)了之后再來調(diào)就很復(fù)雜了。 再次感謝我們的老師 .，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。 同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。 sbit TRX_CE P1^1。 sbit MISO P1^4。 sbit SCK P1^6。 /