【正文】 傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20 采用３腳 TO92 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 26 所示。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶報(bào)警上下限。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。第５個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。該字節(jié)各位的定義如圖 27 所示。由表 22 可見(jiàn)，DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。TM R1 1R0 1 1 1 1....溫度 LSB溫度 MSBTH 用戶字節(jié)一TH 用戶字節(jié)二配置寄存器保留保留保留CRC 圖 27 　DS18B20 字節(jié)定義表 22 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表R0R1000101119101112分 辨 率 /位 溫 度 最 大 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 間 /ms375750....當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以℃／LSB 形式表示。表 23 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類(lèi)型：復(fù)位脈沖，應(yīng)答脈沖時(shí)隙；寫(xiě) 0，寫(xiě) 1 時(shí)隙；讀 0，讀 1 時(shí)隙。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時(shí)，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。在每一個(gè)時(shí)隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。寫(xiě) 0 和寫(xiě) 1 時(shí)隙如圖所示。如圖 29圖29③讀時(shí)隙DS18B20 器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。所有的讀時(shí)隙至少需要 60us，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間，至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)隙之后，DS18B20 器件才開(kāi)始在總線上發(fā)送 0 或 1，若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平。DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)，在起始時(shí)隙之后保持有效時(shí)間為 15us。并且在時(shí)隙起始后的 15us 之內(nèi)采樣總線的狀態(tài)。對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20 的讀時(shí)序。具體電路圖如圖211所示：圖211 DS18B20電路圖 處理器模塊處理器是一個(gè)控制系統(tǒng)的核心器件。AT89C51 主要性能參數(shù)：? 與 MCS51 產(chǎn) 品 指 令 系 統(tǒng) 完 全 兼 容? 4K 字 節(jié) 可 重 擦 寫(xiě) Flash 閃 速 存 儲(chǔ) 器? 1000 次 擦 寫(xiě) 周 期? 全 靜 態(tài) 操 作 ： 0HZ24MHZ? 三 級(jí) 加 密 程 序 存 儲(chǔ) 器? 128X8 字 節(jié) 內(nèi) 建 RAM? 32 個(gè) 可 編 程 I/O 口 線? 2 個(gè) 16 位 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器? 6 個(gè) 中 斷 源? 可 編 程 串 行 UART 通 道? 低 功 耗 空 閑 和 掉 電 模 式單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。圖212 AT89C51基本結(jié)構(gòu)圖 AT89C51引腳及其功能（1）工作電源與地Vcc（40）：電源 +5V?Gnd（20）：接地（2）時(shí)鐘XTAL1（19）：內(nèi)部振蕩器輸入端XTAL2（18）：內(nèi)部振蕩器輸出端（3）并行 I/O 口① — (3932) 通用 I/O 口 P0 / A0A7 / D0D7。它的開(kāi)關(guān)頻率為 1．2 MHz，效率最高可達(dá) 92％。LTC3400 還可在輕負(fù)載情況下自動(dòng)轉(zhuǎn)為突發(fā)模式，以節(jié)省電能。CC2500基于Chipcon公司的SmartRF03技術(shù)，以0．1 8um CMOS工藝制成。CC2500具有片上載波感應(yīng)指示燈和數(shù)字RSSI輸出，有助于提高無(wú)線鏈路的質(zhì)量。而且CC2500可通過(guò)掃描2．4GHz的數(shù)字RSSI尋找最佳工作通道。CC2500的選擇性和敏感性質(zhì)數(shù)超過(guò)了IEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性，且其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)500kpbs，因此可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和放大后，直接通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter，ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。當(dāng)CC2500的SFD引腳為低電平時(shí)，表示接收到了物理幀的SFD字節(jié)。CC2500的FIFO緩存區(qū)保存MAC幀的長(zhǎng)度、MAC幀頭和MAC幀負(fù)載數(shù)據(jù)三個(gè)部分，而不保存幀校驗(yàn)碼。CC2500發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使用直接正交上變頻。CC2500內(nèi)部使用1．8V工作電壓，因而功耗很低，適合于電池供電的設(shè)備；外部數(shù)字I／O接口使用3．3V電壓，這樣可以保持和3．3V邏輯期問(wèn)的兼容性。這樣對(duì)于只有3．3V電源的設(shè)備，不需要額外的電壓轉(zhuǎn)換電路就能正常工作。如果使用單端天線則需要使用平衡／非平衡轉(zhuǎn)換電路，以達(dá)到最佳收發(fā)效果。這個(gè)參考時(shí)鐘可以來(lái)自外部時(shí)鐘源，也可以使用內(nèi)部晶振體振蕩器產(chǎn)生。CC2500原理圖如圖215：圖215 CC2500原理圖 射頻單元與單片機(jī)的連接單片機(jī)通過(guò)串口與無(wú)線模塊相連。AT89C51串口CC250023圖216 射頻單元結(jié)構(gòu)圖 串口設(shè)計(jì) 串口的任務(wù)CPU只能處理并行數(shù)據(jù)，要進(jìn)行串行通信，必須接串行接口，并遵從串行通信協(xié)議。串行接口的基本任務(wù)是：（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的格式化因?yàn)镃PU發(fā)出的數(shù)據(jù)時(shí)并行數(shù)據(jù)，接口電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化任務(wù)。（2）進(jìn)行串行數(shù)據(jù)與并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換在發(fā)送端，接口將CPU送來(lái)的并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送；而在接收端，接口要將接受到的串行數(shù)據(jù)變成并行數(shù)據(jù)送往CPU，由CPU進(jìn)行處理。（4）進(jìn)行傳送錯(cuò)誤檢測(cè)在發(fā)送時(shí)，接口對(duì)傳送的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位或校驗(yàn)碼；在接受時(shí)接口檢查校驗(yàn)位或校驗(yàn)碼，以確定傳送中是否有誤碼。在計(jì)算機(jī)通信中，其意義是每秒鐘傳送多少位二進(jìn)制數(shù)。表25 SCON寄存器SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI方式選擇多機(jī)控制串行接受允許/禁止欲發(fā)的第9位收到的第9位發(fā)送中斷有/無(wú)接受中斷有/無(wú)SM0,SM1：串口工作方式控制位。REN：串行接受允許位。TB8:在方式2，3中，TB8是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第9位。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。SM2：多機(jī)通信控制位。串行通信中只使用了其中的最高位SMOD波特率加倍位。在串行方式3的波特率計(jì)算中，SMOD=0，波特率不加倍；SMOD=1，波特率加1倍。GF1,GF0：通用標(biāo)志位，用戶可作為軟件使用標(biāo)志。PD=1，激活掉電方式。IDL=1，激活待機(jī)方式。用來(lái)顯示單片機(jī)成功傳送了數(shù)據(jù)。圖217 串口設(shè)計(jì)的具體電路3 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)環(huán)境51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件較多，但其中最好的一款莫過(guò)于公認(rèn)的 keil，這里采用keil 用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序。 用 過(guò) 匯 編 語(yǔ) 言 后 再 使 用 C 來(lái) 開(kāi) 發(fā) ，體 會(huì) 更 加 深 刻 。 另 外 重 要 的 一 點(diǎn) ， 只 要 看 一 下 編 譯 后 生 成 的 匯 編 代 碼 ， 就 能 體 會(huì)到 Keil C51生 成 的 目 標(biāo) 代 碼 效 率 非 常 之 高 ， 多 數(shù) 語(yǔ) 句 生 成 的 匯 編 代 碼 很 緊 湊 ， 容易 理 解 。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（包括①工程管理器、②源程序編輯器、③程序調(diào)試器） 、C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及 Monitor5RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。通過(guò)C可實(shí)現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將已編制好的程序加入到新程序中；C語(yǔ)言可移植性好且非常普及，C編譯器幾乎適用于所有的目標(biāo)系統(tǒng)；已完成的軟件項(xiàng)目可以容易地轉(zhuǎn)換到其它的處理器或環(huán)境中。由于節(jié)點(diǎn)處在擁有少量節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)中間，它幾乎可以不需要與鄰近節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)以產(chǎn)生路由功能。當(dāng)它脫離網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以記錄傳感器采集的模擬量信號(hào)，并等待上傳到用戶PC中去。因?yàn)闂l件限制，這里采用一個(gè)顯示電路表示數(shù)據(jù)的采集成功與否。主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值。內(nèi)存訪問(wèn)命令完成溫度轉(zhuǎn)換、讀取等工作。主程序流程圖如圖 32 所示：開(kāi)始LCD 顯示屏初始化初次讀取溫度延遲延遲DS18B20準(zhǔn)備 顯示溫度延遲是圖32 主程序流程圖主程序主要實(shí)現(xiàn)溫度的讀取，并通過(guò)傳感器傳送給 LCD 顯示器，表示收集數(shù)據(jù)成功。SPI 接口上的所有的地址和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換被最先在重要的位上處理。在地址和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換期間，CSn 腳必須保持為低電平。當(dāng) CSn 變低，在開(kāi)始轉(zhuǎn)換頭字節(jié)前，微控制器必須等待，直到SO 引腳變低。除非芯片處在 SLEEP狀態(tài)，SO 引腳在 CSn 變低電平后也立即變低。當(dāng)數(shù)據(jù)開(kāi)始傳送時(shí)，GD02 腳拉高，當(dāng)傳送結(jié)束時(shí)，GD02 腳回復(fù)低電平狀態(tài)。而且，中心節(jié)點(diǎn)與外圍節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)無(wú)線傳輸模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，這部分的協(xié)議可以稱(chēng)之為無(wú)線傳輸協(xié)議。然后下位機(jī)進(jìn)入傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)，向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，上位機(jī)進(jìn)入接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，從下位機(jī)接受數(shù)據(jù)。整個(gè)過(guò)程如圖41所示傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器下位機(jī)下位機(jī)下位機(jī)下位機(jī)下位機(jī)上位機(jī)PC圖41 節(jié)點(diǎn)之間通信總體結(jié)構(gòu)軟件流程圖如圖 42 所示。導(dǎo)言、同步字與 CRC 校驗(yàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是由 CC2500 自動(dòng)添加，在接收時(shí)由硬件自動(dòng)去除，在信道特性較好的場(chǎng)合，為提高識(shí)別速度，可設(shè)定 16 位的導(dǎo)言與 16 位的同步字。地址域用于 CC2500 多設(shè)備識(shí)別。導(dǎo)言8n 位同步字16/32 位長(zhǎng)度域8 位地址域8 位數(shù)據(jù)8n 位CRC 校驗(yàn) 16 位圖43 CC2500數(shù)據(jù)通信包格式5 仿真結(jié)果與分析 Proteus本設(shè)計(jì)中的仿真軟件采用 Proteus。 Proteus 主 要 由 ISIS 和ARES 兩 部 分 組 成 ， ISIS 的 主 要 功 能 是 原 理 圖 設(shè) 計(jì) 及 與 電 路 原 理 圖 的 交 互 仿 真 ，ARES 主 要 用 于 印 制 電 路 板 的 設(shè) 計(jì) 。② 具 有 模 擬 電 路 仿 真 、 數(shù) 字 電 路 仿 真 、 單 片 機(jī) 及 其 外 圍 電 路 組 成 的 系 統(tǒng) 的 仿真 、 RS232 動(dòng) 態(tài) 仿 真 、 C 調(diào) 試 器 、 SPI 調(diào) 試 器 、 鍵 盤(pán) 和 LCD 系 統(tǒng) 仿 真 的 功 能 ；有 各 種 虛 擬 儀 器 ， 如 示 波 器 、 邏 輯 分 析 儀 、 信 號(hào) 發(fā) 生 器 等 。④ 支 持 大 量 的 存 儲(chǔ) 器 和 外 圍 芯 片 。Proteus 的 軟 件 界 面 如 圖 51 所 示 ：圖51 Proteus的軟件界面 仿真輸出 軟件程序仿真結(jié)果圖52 程序仿真結(jié)果 電路仿真結(jié)果為了顯示仿真的輸出結(jié)果，采用一個(gè) LCD 顯示屏和一個(gè)虛擬終端表，分別表示數(shù)據(jù)采集成功和數(shù)據(jù)發(fā)送成功。改變溫度之后的輸出結(jié)果圖如圖 55 所示：圖55 溫度變化之后的仿真輸出 仿真結(jié)果分析通過(guò) LCD 屏仿真結(jié)果的顯示，可以看出數(shù)據(jù)采集部分達(dá)到了預(yù)想的結(jié)果，完成了數(shù)據(jù)的采集，并傳送給單片機(jī)。結(jié)論經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的努力，初步完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)所預(yù)想的目的。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。一切問(wèn)題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過(guò)程中也是我個(gè)人能力提升的過(guò)程。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中大部分時(shí)間是用在程序上面的。因此可以說(shuō)單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，如在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因?？傮w來(lái)說(shuō)，這次實(shí)踐我受益匪淺。在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和