畢業(yè)論文-基于at89s51單片機(jī)與無(wú)線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論4</b></p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案5</p><p&

2、gt;　　2.1單片機(jī)主模塊5</p><p>　　2.1.1 AT89S51單片機(jī)特點(diǎn)6</p><p>　　2.1.2最小單片機(jī)系統(tǒng)7</p><p>　　2.2溫度傳感器7</p><p>　　2.2.1溫度傳感器簡(jiǎn)介8</p><p>　　2.2.2 DS18B20性能特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)9</p&

3、gt;<p>　　2.3 無(wú)線通信模塊介紹14</p><p>　　2.3.1 NewMsg-RF905工作模式17</p><p>　　2.3.2 NewMsg-RF905寄存器配置18</p><p>　　2.4 鍵盤模塊19</p><p>　　2.5 顯示報(bào)警模塊20</p><p>　

4、　2.6 其它模塊23</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.1 主程序流程24</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)溫度采集終端主程序?qū)崿F(xiàn)24</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)主機(jī)終端主程序?qū)崿F(xiàn)25</p><p>　　3.2 溫度的采集及數(shù)據(jù)的處理26</p>

5、<p>　　3.2.1 DS18B20初始化27</p><p>　　3.2.2數(shù)據(jù)的讀取與處理28</p><p>　　3.3 無(wú)線通信子程序31</p><p>　　3.3.1 NewMsg-NRF905初始化31</p><p>　　3.3.2寄存器的配置32</p><p>　　3.3.

6、3數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收34</p><p>　　3.4 溫度的顯示模塊36</p><p>　　3.5 按鍵子程序37</p><p>　　第四章 總結(jié)與展望39</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　摘 要</b></p&

7、gt;<p>　　隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化的發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，人工智能起不不可忽視的作用。尤其是各種智能化的儀器、儀表在農(nóng)、工業(yè)的廣泛應(yīng)用給社會(huì)帶來(lái)了極大的便利。本文就是一個(gè)利用溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單智能控制的例子。它完成了從溫度的采集、轉(zhuǎn)換、顯示以及控制的一系列任務(wù)。由于時(shí)間關(guān)系，本文并未深入探討溫度的具體實(shí)例。例如根據(jù)溫度來(lái)控制熱水器、電風(fēng)扇等與溫度有關(guān)的設(shè)備。但是它提供了一個(gè)通過(guò)溫度來(lái)控制設(shè)備的基本思想和原理。相信能

8、在實(shí)際應(yīng)用中為我們的生活帶來(lái)更大的便利。</p><p>　　本課題提出一種基于單片機(jī)的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)方案，該方案是利用單片機(jī)控制DS18B20溫度傳感器采集溫度、控制LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示溫度值、控制NewMsg-NRF905進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。本系統(tǒng)中所用到的器件是AT89S51單片機(jī)、數(shù)字溫度傳感器DS18B20和無(wú)線芯片NewMsg-NRF905，數(shù)據(jù)接收后由單片機(jī)AT89S51作為核心控制部件譯碼，由M

9、AX7219驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，外加執(zhí)行電路來(lái)完成系統(tǒng)的報(bào)警等預(yù)期任務(wù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度采集；NewMsg-NRF905；DS18B20；LED數(shù)碼管顯示；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of socialistic

10、modernization, make a spurt of progress in science and technology today, artificial intelligence does not play a role can not be ignored. Especially various kinds of intelligent instruments, instrument in the agricultura

11、l, industrial application has brought great convenience. This paper is the use of temperature to a simple example of intelligent control. It completes the temperature from the acquisition, conversion, display and control

12、 of a series of tasks. B</p><p>　　This paper puts forward a wireless temperature collection system based on MCU program, the program is the use of microcomputer control of DS18B20 temperature sensor temperat

13、ure collection, control LED digital tube display real-time temperature value, control of NewMsg-NRF905wireless data transmission. The system used in the device is the AT89S51 microcontroller, digital temperature sensor D

14、S18B20and NewMsg-NRF905wireless chip, data received by AT89S51 microcontroller as core control component de</p><p>　　Key words: single chip microcomputer; temperature acquisition; NewMsg-NRF905; DS18B20; LED

15、 digital tube display;</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　21世紀(jì)的今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步同時(shí)也帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備不同于以前，它們?cè)谛阅芎徒Y(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)量技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)的主流，廣泛地深入到應(yīng)用工程的各個(gè)領(lǐng)域。</p&g

16、t;<p>　　溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測(cè)量需求越來(lái)越多，也越來(lái)越重要。</p><p>　　多路無(wú)線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量或相應(yīng)的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務(wù)業(yè)

17、、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測(cè)和供電線路防盜監(jiān)視、城市居民小區(qū)供熱檢測(cè)、大型倉(cāng)庫(kù)溫度檢測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)測(cè)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測(cè)控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等。考慮到許多工業(yè)環(huán)境中對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控，一般需要測(cè)量幾十個(gè)點(diǎn)以上。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以AT89S51單片機(jī)作為控制核心，提出以DS18B20的單總線分布式溫度采集與控制系統(tǒng)。多個(gè)溫度傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)單總線與單片機(jī)相連形成分布式系統(tǒng)?？刂破魍ㄟ^(guò)溫度傳

18、感器實(shí)時(shí)檢測(cè)各節(jié)點(diǎn)的溫度變化由智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20完成對(duì)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)溫度的多點(diǎn)采集，并由NRF905完成數(shù)據(jù)的無(wú)線通信，數(shù)據(jù)接收后由單片機(jī)AT89S51作為核心控制部件譯為碼，由MAX7219驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，外加一定的執(zhí)行電路來(lái)完成系統(tǒng)的報(bào)警等預(yù)期任務(wù)。</p><p>　　因?yàn)椴捎梦⑿蜋C(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用，

19、并且溫度參數(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的重要性，所以溫度測(cè)量系統(tǒng)的精確度和智能化一直受到企業(yè)的重視。所以學(xué)習(xí)并研究溫度測(cè)量及相關(guān)知識(shí)可做為一個(gè)較為實(shí)用的課題的方向，能獲得較實(shí)用的知識(shí)和方法。同時(shí)它應(yīng)用的領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛，可以應(yīng)用到消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備的過(guò)熱故障預(yù)知檢測(cè)，各類運(yùn)輸工具之組件的過(guò)熱檢測(cè)，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試，化工、機(jī)械…等設(shè)備溫度過(guò)熱檢測(cè)。因此前景是相當(dāng)?shù)目捎^。</p><p&g

20、t;　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　此系統(tǒng)是基于AT89S51單片機(jī)并由智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20完成對(duì)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)溫度的多點(diǎn)采集，用NewMsg-NRF905作為無(wú)線模塊進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)接收后由單片機(jī)AT89S51作為核心控制部件譯碼，并由MAX7219驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，外加執(zhí)行電路來(lái)完成系統(tǒng)的報(bào)警等預(yù)期任務(wù)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)：</p><p>

21、　　圖2.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　工作流程：</b></p><p>　　1.數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)參數(shù)，并由單片機(jī)控制提取。</p><p>　　2.單片機(jī)將有用數(shù)據(jù)加入數(shù)據(jù)位置編碼通過(guò)無(wú)線射頻模塊發(fā)射。</p><p>　　3.無(wú)線射頻模塊發(fā)射接收數(shù)據(jù)。</p><p&g

22、t;　　4.單片機(jī)控制提取接收到的數(shù)據(jù)并送至顯示模塊適時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，并根據(jù)鍵盤預(yù)先設(shè)定上限溫度值報(bào)警。</p><p><b>　　2.1單片機(jī)主模塊</b></p><p>　　主控單片機(jī)采用一片ATMEL AT89S51。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)功能，采用單片機(jī)控制顯示信號(hào)燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。AT89S51芯片本身

23、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(duì)于實(shí)際上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在惡劣狀況的交通燈控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分必要的。它可以完成自動(dòng)加載復(fù)位，省去人工調(diào)整的麻煩，可以做到無(wú)人職守。</p><p>　　2.1.1 AT89S51單片機(jī)特點(diǎn)</p><p>　　AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes IS

24、P(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51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，51系列單片機(jī)還具有省電耐用，可多次編程，性能穩(wěn)定，物美價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，其次單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便

25、。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信.運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外AT89C51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。</p><p>　　AT89S51總結(jié)具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　● 與MCS-51單片機(jī)

26、產(chǎn)品兼容</p><p>　　● 4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器</p><p>　　● 1000次擦寫周期</p><p>　　● 全靜態(tài)工作：0Hz—33MHz</p><p>　　● 32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　● 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b

27、>　　● 6個(gè)中斷源</b></p><p>　　● 全雙工UART串行通道</p><p>　　● 低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　● 掉電后中斷可喚醒</p><p><b>　　● 看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　● 雙數(shù)據(jù)指針<

28、/b></p><p>　　● 靈活的ISP編程（字或字節(jié)模式）</p><p>　　● 4.0---5.5V電壓工作范圍</p><p>　　2.1.2最小單片機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　下圖是本設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)最小系統(tǒng)：</p><p>　　圖2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　

29、　系統(tǒng)采用12MHZ晶振，由于系統(tǒng)對(duì)晶振要求不高，可以根據(jù)情況適當(dāng)改變晶振頻率；另外系統(tǒng)的復(fù)位可上電復(fù)位，也可手動(dòng)復(fù)位。</p><p><b>　　2.2溫度傳感器</b></p><p>　　溫度的測(cè)量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開始。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測(cè)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計(jì)和金屬簧片溫

30、度計(jì)，它們雖然沒(méi)有毒性，但測(cè)量精度很低，只能作為一個(gè)概略指示。不過(guò)在居民住宅中使用已可滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了配合遠(yuǎn)傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測(cè)方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢(shì)等)的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。本設(shè)計(jì)將要用到的是DS18B20溫度傳感器。</p>&

31、lt;p>　　2.2.1溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p>　　測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展主要經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段：</p><p>　?。?）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件）</p><p>　?。?）模擬集成溫度傳感器控制器</p><p>　　（3）智能溫度傳感器。</p><p>　　模擬集成

32、傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20 世紀(jì)80 年代問(wèn)世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上，可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD5

33、90、AD592、TMP17、LM135 等。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)和可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105 和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器例如(TC652/653)中還包含了刀轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20 世紀(jì)90 年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)

34、測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A</p><p>　　目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 正是朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。因此，智能溫度傳感器DS18B20 作為溫度

35、測(cè)量裝置己廣泛應(yīng)用于人民的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。</p><p>　　采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。</p><p>　　根據(jù)其時(shí)序特點(diǎn)給出了

36、DS1820和AT89S51單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用電路如下：</p><p>　　圖2.3 DS18B20典型應(yīng)用</p><p>　　DS18B20采集到的模擬信號(hào)通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一總線DQ與單片機(jī)直接通信，無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)從其寄存器中直接提取數(shù)據(jù)再做相應(yīng)處理后，交由無(wú)線模塊發(fā)射。</p><p>　　2.2.2 DS18B20性能特點(diǎn)與

37、內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　1、 DS18B20的性能特點(diǎn)如下：</p><p>　　1) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；</p><p>　　2) 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；</p><p>　　3) 無(wú)須外部器件；</p><p>　　4) 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍

38、為3.0～5.5V；</p><p><b>　　5) 零待機(jī)功耗；</b></p><p>　　6) 溫度以3位數(shù)字顯示；</p><p>　　7) 用戶可定義報(bào)警設(shè)置；</p><p>　　8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；</p><p>　　9) 負(fù)電壓特

39、性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 </p><p>　　2、 DS18B20的外形及管腳排列如下圖2-4: </p><p>　　圖2.4 DS18B20封裝</p><p>　　3、DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由六分組成：</p><p>　　1) 64位光刻ROM。開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的

40、序號(hào)，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。</p><p>　　64位閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　MSB LSB MSB LSB MSB LSB</p><p>　　圖2.5 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><

41、;p>　　2) 非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。</p><p>　　3) 高速暫存存儲(chǔ)，可以設(shè)置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的精度。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2PRAM。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2-5所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)

42、TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。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。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如圖2.2所示。低5位一直為，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。</p><p>　　圖2.6 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18

43、B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。</p><p>　　圖2.7 DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　由表2.1可見(jiàn)，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。</p><p>　　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。第9字節(jié)讀出前面

44、所有8字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>　　當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。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0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號(hào)位S＝0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正

45、值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S＝1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2.2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2.1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表</p><p>　　表2.2　一部分溫度對(duì)應(yīng)值表</p><p><b>　　4) CRC的產(chǎn)生</b></p>

46、<p>　　在64 b ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)R

47、OM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5）寄生電源</b></p><p>　　寄生電源有二極管VD1、VD2、寄生電容C和電源檢測(cè)電路組成，如圖所示。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。DS18B20有兩種供電方式：3.0——5.5V的電源供電方式和寄生電源供電方式（直接從數(shù)據(jù)線獲取電源）。</p><p>　　若

48、采用外部電源給器件供電，外部電源接VCC引腳通過(guò)VD2向器件供電，如圖所示。</p><p>　　寄生電源供電時(shí)，VCC端接地，器件從單線總線上獲取電源，如圖所示。在I/O線呈低電平時(shí)，改由電容C上的典雅繼續(xù)向器件供電。該寄生電源的優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無(wú)需本地電源；第二、缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。</p><p><b>　　外部電源供電</b></p&

49、gt;<p>　　圖2.8外部電源供電</p><p><b>　　寄生電源供電</b></p><p>　　圖2.9寄生電源供電</p><p>　　2.3 無(wú)線通信模塊介紹</p><p>　　隨著我國(guó)國(guó)際地位和科研水平的不斷提高，無(wú)需導(dǎo)線連接的無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)用戶有著極大的吸引力。無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用了能在

50、局域范圍內(nèi)無(wú)線傳輸信息的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，在不改動(dòng)原有設(shè)施的前提下，將有效的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、快速和安全地傳送給與會(huì)者。因此，無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)得到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域廠商的廣泛關(guān)注，未來(lái)，無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁鳌?lt;/p><p>　　要了解無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸， 就得先了解無(wú)線傳輸技術(shù)。 下面大概介紹一下幾種常見(jiàn)的無(wú)線傳輸技術(shù)：</p><p>　　1.U段無(wú)線傳

51、輸技術(shù)</p><p>　　超高頻（UHF -Ultra High Frequency）。UHF波段則是指頻率為300~3000MHz的特高頻無(wú)線電波。</p><p><b>　　具有特點(diǎn)是：</b></p><p><b>　　1）穩(wěn)定性高</b></p><p><b>　　2）寫距

52、離遠(yuǎn)</b></p><p><b>　　3）訊速率較高</b></p><p>　　但U段技術(shù)由于頻段多、使用范圍廣，容易串頻和被聽，保密性較差。</p><p><b>　　2.紅外線技術(shù)</b></p><p>　　紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)：</p><p>　　

53、1）它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持；</p><p>　　2）通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā)。</p><p>　　3）主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接；</p><p>　　4）具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會(huì)議信息的安全與保密；</p><p>　　5）安裝方

54、便快捷，成本低；</p><p>　　當(dāng)然我們還是需要注意一下紅外線技術(shù)的一些局限性。在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)，設(shè)備距離紅外信號(hào)收發(fā)器的距離通常比較短，大都在10米內(nèi)，且應(yīng)遠(yuǎn)離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。</p><p><b>　　3.WAP技術(shù) </b></p><p>　　WAP是Wireless Application P

55、rotocol（即無(wú)線應(yīng)用協(xié)議）的縮寫。無(wú)線應(yīng)用協(xié)議也稱為無(wú)線應(yīng)用程序協(xié)議，目前應(yīng)用廣泛，是在數(shù)字移動(dòng)電話、Internet及其他個(gè)人數(shù)字助理機(jī)PDA、計(jì)算機(jī)應(yīng)用之間進(jìn)行通信的開放性全球標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　在工作方面，對(duì)于日理萬(wàn)機(jī)、經(jīng)常與時(shí)間競(jìng)賽的商務(wù)人士，WAP更能為用戶提供市場(chǎng)上最新的第一手信息，完全配合用戶的業(yè)務(wù)和工作需要。在生活方面，無(wú)論用戶身在何處，都可以通過(guò)WAP上網(wǎng)，進(jìn)行各項(xiàng)線上銀行服務(wù)，在

56、娛樂(lè)方面，WAP也為用戶提供了嶄新的消費(fèi)模式，無(wú)論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他WAP用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享WAP的樂(lè)趣。BOSCH的DCN無(wú)線討論系統(tǒng)采用的就是該無(wú)線技術(shù)。 通過(guò)倍受贊譽(yù)的無(wú)線介入點(diǎn)能夠?yàn)榉綀A40米（164英尺）左右的空間提供穩(wěn)固如一的強(qiáng)大連接。WAP既可部署在會(huì)議室中心以獲得最佳的覆蓋率，也可以移動(dòng)到會(huì)議室中最適合的位置。</p><p>　　盡管WAP有其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，但

57、是也必須指出WAP在技術(shù)角度上的局限性，主要存在于兩個(gè)方面：</p><p>　　1）WAP設(shè)備和WAP承載網(wǎng)絡(luò)： </p><p>　　2）WAP設(shè)備受CPU、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）和處理速度的限制。</p><p>　　3）WAP承載網(wǎng)絡(luò)是低功率的網(wǎng)絡(luò)，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為11M，。WAP承載網(wǎng)絡(luò)的固有特性是可靠性不高、穩(wěn)定性不高和

58、不可。</p><p>　　4.2.4G頻射技術(shù)</p><p>　　2.4G無(wú)線技術(shù)，其頻段處于2.405GHz-2.485GHz之間。所以簡(jiǎn)稱為2.4G無(wú)線技術(shù)。這個(gè)頻段里是國(guó)際規(guī)定的免費(fèi)頻段，是不需要向國(guó)際相關(guān)組織繳納任何費(fèi)用的。這就為2.4G無(wú)線技術(shù)可發(fā)展性提供了必要的有利條件。而且2.4G無(wú)線技術(shù)不同于之前的27MHz無(wú)線技術(shù)，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比27

59、MHz有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。這個(gè)優(yōu)勢(shì)決定了它的超強(qiáng)抗干擾性以及最大可達(dá)10米的傳輸距離。此外2.4G無(wú)線技術(shù)還擁有理論上2M的數(shù)據(jù)傳輸速率，比藍(lán)牙的1M理論傳輸速率提高了一倍。這就為以后的應(yīng)用層提高了可靠的保障。2.4G有著自己獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)所在。相比藍(lán)牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。相比同樣免費(fèi)的27MHz無(wú)線技術(shù)它的抗干擾性、最大傳輸距離以及功耗都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出。</p><p>　　據(jù)上介紹，因此這里就運(yùn)用

60、了無(wú)線通信模塊（NewMsg-RF905）。</p><p>　　NewMsg-RF905芯片是挪威Nordic 公司推出的的單片射頻收發(fā)器。芯片工作電壓DC1.9～3.6V，32 引腳QFN 封裝，內(nèi)置硬件CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制， 工作在433/868/915MHz 三個(gè)ISM 頻段，頻段之間收發(fā)模式切換時(shí)間<650us。</p><p>　　其引腳說(shuō)明如表1所示：&l

61、t;/p><p><b>　　表2.3引腳說(shuō)明</b></p><p>　　2.3.1 NewMsg-RF905工作模式</p><p>　　NewMsg-RF905由 PWR 、TRX_CE、TX_EN組成控制四種工作模式：兩種活動(dòng)RX/TX模式和兩種節(jié)電模式。</p><p>　　（1）ShockBurst 模式<

62、/p><p>　　ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先放先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿耄咚侔l(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率，與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用；數(shù)據(jù)在空中停留的時(shí)間短，抗干擾性高。</p><p>　　在ShockBurstTM收發(fā)模式下，RF905自動(dòng)處理字

63、頭和CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。</p><p><b>　　（2） 節(jié)能模式</b></p><p>　　RF905的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。在關(guān)機(jī)模式，RF905的工作電流最小，一般為2.5uA。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后，RF905保持配置字中的內(nèi)

64、容，但不會(huì)接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動(dòng)時(shí)間也比較短。在空閑模式下，RF905內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。</p><p>　　2.3.2 NewMsg-RF905寄存器配置</p><p>　　NewMsg-RF905的所有配置都通過(guò)SPI接口進(jìn)行。SPI接口由5個(gè)寄存器組成，一條SPI指令用來(lái)決定進(jìn)行什么操作。SPI接口只有

65、在掉電模式和Standby模式是激活的。</p><p>　　1）、狀態(tài)寄存器（Status-Register）</p><p>　　寄存器包含數(shù)據(jù)就緒DR和地址匹配AM狀態(tài)。</p><p>　　2）、RF配置寄存器（RF-Configuration Register）</p><p>　　寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。<

66、;/p><p>　　3）、發(fā)送地址（TX-Address）</p><p>　　寄存器包含目標(biāo)器件地址，字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。</p><p>　　4）、發(fā)送有效數(shù)據(jù)（TX-Payload）</p><p>　　寄存器包含發(fā)送的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。</p><p>　　5）、接

67、收有效數(shù)據(jù)（TX-Payload）</p><p>　　寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR指示。</p><p>　　射頻寄存器的各位的長(zhǎng)度是固定的。然而，在ShockBurstTM收發(fā)過(guò)程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS 4個(gè)寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置

68、字決定。RF905進(jìn)入關(guān)機(jī)模式或空閑模式時(shí)，寄存器中的內(nèi)容保持不變。NewMsg-RF905與AT89S51單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用電路如下：</p><p>　　圖2.10 NewMsg-NRF905發(fā)射與接收電路</p><p>　　它采用SPI接口與ATS89S51串行通信，ATS89S51可以用一般I/O口來(lái)SPI 接口，只需添加代碼模擬SPI時(shí)序即可。本設(shè)計(jì)就是采用普通I/

69、O口模擬SPI接口的。</p><p><b>　　2.4 鍵盤模塊</b></p><p>　　基于本系統(tǒng)按鍵較少，采用矩陣式鍵盤，電路復(fù)雜且會(huì)加大編程難度。所以這里采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線,每個(gè)I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且編程極其容易采用獨(dú)立式按鍵電路。</p><p&g

70、t;<b>　　按鍵硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中，按鍵基本有兩種功能，一是完成溫度上限的設(shè)定，二是完成測(cè)量點(diǎn)的選擇，二者工作不沖突，故為節(jié)省資源，可利用中斷的不同讓按鍵工作于兩種模式下，即采用按鍵復(fù)用。這樣并能實(shí)現(xiàn)按鍵功能實(shí)時(shí)性的要求。</p><p>　　其硬件電路如下所示：</p><p>　　圖2.11 按鍵電路<

71、/p><p>　　如圖中所示，K0為按鍵模式1（上限溫度設(shè)定）的中斷觸發(fā)信號(hào)：K5為按鍵模式2（溫度顯示點(diǎn)選擇）的中斷觸發(fā)信號(hào)，K1、K2、K3、K4為復(fù)用鍵，在模式1時(shí)分別為調(diào)節(jié)位選上調(diào)下調(diào)完成功能；在模式2時(shí)分別為顯示1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)測(cè)量點(diǎn)溫度及模式結(jié)束鍵。這樣便完成了按鍵預(yù)期功能。</p><p>　　2.5 顯示報(bào)警模塊</p><p>　　本系統(tǒng)中要求顯示數(shù)據(jù)

72、簡(jiǎn)單且亮度較大， 采用LCD顯示價(jià)格較高，且在強(qiáng)光下亮度一般不足。而采用LED顯示器在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且對(duì)溫度適應(yīng)性較強(qiáng)。</p><p>　　由于單片機(jī)的I/O有限，為了更好的分配資源，顯示模塊要求用串行傳輸。MAX7219 是MAXIM 公司的7 段共陰極LED 數(shù)碼管專用驅(qū)動(dòng)器，每一片MAX7219 最多可驅(qū)動(dòng)8 位LED，完全滿足本設(shè)計(jì)的要求，且集BC

73、D 碼譯碼器、多路掃描器、段驅(qū)動(dòng)和位驅(qū)動(dòng)電路于一體，內(nèi)含8×8位雙口靜態(tài)SRAM，可保存8 位LED 數(shù)據(jù)，不僅使用方便，連線簡(jiǎn)單，而且還可串聯(lián)，大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，減少軟件的工作量。</p><p>　　MAX7219直接與單片機(jī)相連如下圖所示：</p><p>　　圖2.12 MAX7219顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　MAX7219 具有典型

74、的三線串行接口， 命令與數(shù)據(jù)組成16位字串，從DOUT 引腳輸出，當(dāng)每一個(gè)CLK 脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從DIN 引腳進(jìn)入MAX7219 內(nèi)部移位寄存器，最先收到的是高位。在第16個(gè)CLK 上升沿，LOAD 引腳若變?yōu)楦唠娖?，則數(shù)據(jù)就會(huì)被鎖存到內(nèi)部寄存器中。</p><p>　　下圖為MAX7219 的時(shí)序圖。</p><p>　　圖2.13 MAX7219時(shí)序圖</p>

75、<p>　　如圖所示，DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng)CLK 為上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)載入16位內(nèi)部移位寄存器；CLK 為串行時(shí)鐘輸入端，最大工作頻率為10 MHz；LOAD為片選端，當(dāng)LOAD 為低電平時(shí)，該器件接收來(lái)自DIN的數(shù)據(jù)，接收完畢，LOAD 返回高電平時(shí)，接收的數(shù)據(jù)將鎖定；DIG0～DIG7 為吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線，其最大值。</p><p>　　可達(dá)500 mA，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出＋V

76、；SEGA～SEGG 和DP 為驅(qū)動(dòng)顯示器7 段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，約40 mA，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入GND；DOUT 為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片MAX7219 的DIN 端。本設(shè)計(jì)中未用到DOUT端。</p><p>　　通過(guò)V+ 引腳和ISET 引腳之間所接的外部電阻RSET控制MAX7219，RSET越大，段電流越小，但是其為9 530 Ω。此時(shí)為典型段電流37 mA。為了減少外界干擾，在

77、MAX7219 的V+引腳與GND 引腳之間接一個(gè)0.1 μF的滌綸電容和一只10 μF 的鉭電容。MAX7219 所能直接驅(qū)動(dòng)的是共陰極小電流LED 顯示器，它不能直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED 顯示器，否則會(huì)損壞器件。</p><p>　　為了報(bào)警達(dá)到目的，直到工作人員采用相應(yīng)措施改善溫度條件，故采用了蜂鳴器置的方法報(bào)警。</p><p>　　其硬件電路如下所示：</p><

78、p>　　圖2.14 報(bào)警電路</p><p>　　當(dāng)溫度超過(guò)上限時(shí)，置位P37使報(bào)警電路工作，可通過(guò)開關(guān)S0關(guān)掉報(bào)警，但當(dāng)報(bào)警作用起到后，為了不讓它在處理溫度問(wèn)題同時(shí)不繼續(xù)報(bào)警，故加上一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和一個(gè)反指示燈，可人工先擇報(bào)警狀態(tài)，或?yàn)榉澍Q器或?yàn)橹甘緹艄ぷ鳌?lt;/p><p><b>　　2.6 其它模塊</b></p><p><

79、;b>　　電源模塊</b></p><p>　　本系統(tǒng)中除了NRF905使用3.3V電壓外，其它均采用5V電壓。主要是因?yàn)镹RF905電源電壓是3.3V ~3.6VDC ，而在3.3V時(shí)性能最佳。</p><p>　　考慮到系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用220V交流供電，故需要以下電壓變換：</p><p>　　圖2.15 220V交流變5V直流電源電路<

80、;/p><p>　　圖2.16 5V直流變3.3V直流</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要介紹單片機(jī)通過(guò)NRF905模塊及DS18B20檢測(cè)溫度的軟件實(shí)現(xiàn)方法，包括溫度的采集，采樣點(diǎn)的識(shí)別，數(shù)據(jù)的處理及發(fā)射與接收，以及溫度的顯示的控制。</p><p><b>　　3.1 主程序流程</b&g

81、t;</p><p>　　設(shè)計(jì)中要完成按鍵設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式1），按鍵更改顯示不同測(cè)量點(diǎn)的溫度（按鍵模式2），但單片機(jī)不能一直處于查詢狀態(tài)，那樣太浪費(fèi)單片機(jī)資源，又不利于系統(tǒng)整體流程的復(fù)雜程度，故采用了中斷方式。</p><p>　　考慮到本系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)次數(shù)不會(huì)太多，為了節(jié)省成本，未對(duì)單片機(jī)ROM區(qū)的資源進(jìn)行擴(kuò)展，而溫度的上下限值保存于RAM區(qū)沒(méi)定的變量中，系統(tǒng)開機(jī)或重啟時(shí)要首先

82、對(duì)溫度上下限進(jìn)行設(shè)定。</p><p>　　主要包括發(fā)射端與接收端主程序如下：</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)溫度采集終端主程序?qū)崿F(xiàn)</p><p>　　發(fā)射端的主要任務(wù)就是溫度采集，并通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送出去，并對(duì)讀取的溫度值了相應(yīng)處理，分離出小數(shù)、整數(shù)，加入了測(cè)量點(diǎn)代碼。</p><p><b>　　具體流程如下:</b&

83、gt;</p><p>　　圖3.1 溫度采集端主程序流程圖</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)主機(jī)終端主程序?qū)崿F(xiàn)</p><p>　　接收端主要完成把發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)接收，并送到MAX7219顯示出來(lái)，中途接收按鍵中斷，設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式1），更改顯示不同測(cè)量點(diǎn)溫度（按鍵模式2），模式的切換通過(guò)不同的外部中斷來(lái)區(qū)別。</p><p&g

84、t;　　圖3 .2 系統(tǒng)主機(jī)終端主程序流程圖</p><p>　　3.2 溫度的采集及數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用DS18B20作為溫度采集設(shè)備，它與單片機(jī)通過(guò)一總線通信，有嚴(yán)格的時(shí)序要求，為了方便接收端數(shù)據(jù)的處理，溫度采集后并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，并加入測(cè)量點(diǎn)識(shí)別碼；故其軟件設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括溫度的讀取與數(shù)的處理，具體流程如下所示：</p><p>

85、　　3.2.1 DS18B20初始化</p><p>　　圖3.3 溫度采集初始化流程圖</p><p>　　如上圖所示 DS18B20的初始化要完成以下工作：</p><p>　?。?） 先設(shè)置好初始化成功標(biāo)志，將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。</p><p>　　（2） 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短）</p>&l

86、t;p>　?。?） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。</p><p>　?。?） 延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）產(chǎn)生復(fù)位脈沖。</p><p>　?。?） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”,釋放總線。</p><p>　?。?） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定初始化成

87、功與否。）</p><p>　　3.2.2數(shù)據(jù)的讀取與處理</p><p>　　由于設(shè)計(jì)中選用的的溫度傳感器芯片要寫入命令字來(lái)控制相應(yīng)的動(dòng)作，且有嚴(yán)格的時(shí)序要求，當(dāng)然需要有相應(yīng)的子程序；由于本設(shè)計(jì)中要求對(duì)不同的溫度點(diǎn)加以區(qū)別，并顯示出來(lái)，故采用自行給編碼比較容易實(shí)現(xiàn)，這里的編碼必須由溫度采集點(diǎn)給出，才能達(dá)到區(qū)別的目的，所以在發(fā)射擊的溫度值中直接加入相應(yīng)編碼，與溫度值一同發(fā)出，并在接收端解碼

88、、顯示出其編碼信息，與其溫度值相對(duì)應(yīng)的出現(xiàn)在LED顯示屏上。</p><p>　　本文此處介紹DS18B20讀一字節(jié)子程序，寫一字節(jié)子程序，和讀取溫度值及數(shù)據(jù)處理子程序。以下是用于向DS18B20寫寫一字節(jié)子程序流程： </p><p>　　圖3.4 DS18B20寫命令字的寫字節(jié)子程序流程圖

89、</p><p>　　如上圖所示，DS18B20的寫時(shí)序有嚴(yán)格的要求DS18B20的寫操作。</p><p>　?。?） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”，寫時(shí)序開始。</p><p>　?。?） 延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。</p><p>　?。?） 把要寫入的數(shù)據(jù)按從低位到高位的順序按位發(fā)送字節(jié)。</p><p>　?。?）

90、 延時(shí)時(shí)間為60到120微秒，使寫時(shí)間片結(jié)束。</p><p>　?。?） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平釋放總線。</p><p>　?。?） 重復(fù)上（1）到（6）的操作到所有的字節(jié)全部發(fā)送完。</p><p>　?。?） 最后將數(shù)據(jù)線拉高，返回。下是從DS18B20中讀取一個(gè)字節(jié)子程序：</p><p>　　圖3.5 DS18B20中讀取一個(gè)字節(jié)子

91、程序流程圖</p><p>　　如上圖所示，讀操作同樣也有嚴(yán)格的時(shí)序要求DS18B20的讀操作</p><p>　?。?）將數(shù)據(jù)線拉低“0”，讀時(shí)間片開始。</p><p>　?。?）在1到15微秒內(nèi)，數(shù)據(jù)線拉高，釋放總線，讀走數(shù)據(jù)。</p><p>　　（3）按先低位后高位的順序依次讀入8位。</p><p>　　（

92、4）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。</p><p>　?。?）延時(shí)至60微秒使讀時(shí)間片結(jié)束。</p><p><b>　?。?）拉高返回。</b></p><p>　　以下是讀取溫度值及數(shù)據(jù)處理子程序</p><p>　　圖3.6 讀取溫度值及數(shù)據(jù)處理子程序流程圖</p><p>　　如上圖所示，讀取溫度

93、值及數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括以下過(guò)程：</p><p>　?。?）對(duì)DS18B20初始化。</p><p>　?。?）跳過(guò)讀序列號(hào)，并啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）再對(duì)DS18B20初始化。</p><p>　?。?）跳過(guò)讀序列號(hào)，并寫入讀取溫度命令字。</p><p>　?。?）立刻讀取溫度值。</p>

94、<p>　?。?）數(shù)據(jù)處量，包括分離出小數(shù)部分，整數(shù)部分，以及加入編碼部分。</p><p>　　3.3 無(wú)線通信子程序</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用了NewMsg-NRF905射頻模塊完成數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)通過(guò)SPI接口與NewMsg-NRF905相接，并完成對(duì)其控制。故軟件設(shè)計(jì)中主要包括NewMsg-NRF905初始化，寄存器的配置，發(fā)射與接收程序，其具體流程分別如下所

95、示：</p><p>　　3.3.1 NewMsg-NRF905初始化</p><p>　　初始化的過(guò)程就是對(duì)無(wú)線模塊進(jìn)配置的過(guò)程，其中相關(guān)配置的參數(shù)見(jiàn)附錄。</p><p>　　以下是無(wú)線模塊的初始化流程：</p><p>　　圖3.7 無(wú)線模塊的初始化流程圖</p><p>　　由于無(wú)線模塊是通過(guò)SPI與單片機(jī)

96、進(jìn)行通信的，所以要先打開SPI接口，在循環(huán)寫入相關(guān)的十字節(jié)的配置信息，寫入完成后，關(guān)閉SPI，以便其它操作。</p><p>　　3.3.2寄存器的配置</p><p>　　如上所述，無(wú)線模塊是通過(guò)SPI與單片機(jī)進(jìn)行通信的，所有配置字都是通過(guò)SPI接口送給RF905。必須進(jìn)行SPI讀寫才能完成對(duì)無(wú)線模塊的相關(guān)配置，以及數(shù)據(jù)的讀取。下面要先介紹SPI的讀寫操作，再介紹相關(guān)配置字的選擇。<

97、;/p><p>　　配置字都是通過(guò)SPI接口送給RF905。下面是SPI的寫子程序流程圖：</p><p>　　圖3.8 SPI的寫子程序流程圖</p><p>　　步驟一：MOSI線準(zhǔn)備好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)位。 </p><p>　　步驟二：SCK置高，器件讀取MOSI線上的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　步驟三：SCK置低

98、，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)的下一位。 </p><p>　　以上步驟循環(huán)執(zhí)行8次，通過(guò)SPI向器件發(fā)送數(shù)據(jù)完成。</p><p>　　單片機(jī)也是通過(guò)SPI接口從RF905中讀取數(shù)據(jù)的，下面是SPI的讀子程序流程圖：</p><p>　　圖3.9 SPI的讀子程序流程圖</p><p>　　步驟一：MISO線準(zhǔn)備好需要讀取的數(shù)據(jù)位。</p>

99、<p>　　步驟二：SCK置高，主機(jī)讀取MISO線上的數(shù)據(jù)。</p><p>　　步驟三：SCK置低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的下一位。</p><p>　　以上步驟循環(huán)執(zhí)行8次，通過(guò)SPI向器件發(fā)送數(shù)據(jù)完成！</p><p>　　3.3.3數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收 </p><p>　　所有的SPI操作都是為了數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，這里介紹數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線

100、模塊發(fā)送接收的軟件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　下面是通過(guò)無(wú)線模塊接收兩個(gè)字節(jié)的子程序流程圖：</p><p>　　圖3.10 無(wú)線模塊接收兩個(gè)字節(jié)的子程序流程圖</p><p>　　步驟一：TRX_CE=0; 必須將此引腳置低，使905進(jìn)入standby模式。</p><p>　　步驟二：發(fā)送RRP指令。 </p><p

101、>　　步驟三：循環(huán)調(diào)用SpiRead函數(shù)，讀取接收到的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　步驟四：等待DR和AM引腳復(fù)位為低電平。 </p><p>　?。ㄖ虚g夾有CSN電平變化）。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)包接收完成！ </b></p><p>　　下面是通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送兩個(gè)字節(jié)的子程序流程圖：</p&g

102、t;<p>　　圖3.11 無(wú)線模塊發(fā)送兩個(gè)字節(jié)的子程序流程圖</p><p>　　步驟一：通過(guò)SpiWrite 函數(shù)發(fā)送WTP命令，準(zhǔn)備寫入TX有效數(shù)據(jù)。</p><p>　　步驟二：循環(huán)調(diào)用SpiWrite向TX-Payload寄存器寫入TX有效數(shù)據(jù)。</p><p>　?。ㄖ虚g夾有CSN電平變化）</p><p><

103、;b>　　步驟三：延時(shí)。</b></p><p>　　步驟四：通過(guò)SpiWrite函數(shù)發(fā)送WTA命令，準(zhǔn)備寫入TX地址。</p><p>　　步驟五：循環(huán)調(diào)用SpiWrite向TX-Address寄存器寫入TX地址。</p><p>　　步驟六：TRX_CE=1; 開始發(fā)送數(shù)據(jù)。</p><p>　　延時(shí)，nRF905數(shù)據(jù)發(fā)

104、送完成。</p><p>　　3.4 溫度的顯示模塊</p><p>　　同樣節(jié)省了I/O接口資源，MAX7219 和AT89s51 采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)格式為16 位，發(fā)送到DIN 端的串行數(shù)據(jù)在每個(gè)CLK 的上升沿移至內(nèi)部16 位移位寄存器中,然后在LOAD 的上升沿，將數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)字或控制寄存器中。通過(guò)移位寄存器傳送DIN 端的數(shù)據(jù)， D8～D11 是寄存器地址;D0～D7

105、為數(shù)據(jù);D12～D15為無(wú)關(guān)位;MAX7219 接收的第1 位為D15。MAX7219 中共有14個(gè)數(shù)據(jù)和控制寄存器。MAX7219 與AT89s51 的編程， 主要為初始化子程序。</p><p><b>　　程序流程如下：</b></p><p>　　圖3.12 MAX7219初始化子程序流程圖</p><p>　　如上圖所示，所有向M

106、AX7219中寫的數(shù)據(jù)都是DIN準(zhǔn)備好，在CLK上升沿時(shí)送入相應(yīng)寄存器。數(shù)據(jù)送到相應(yīng)寄存器后，其輸出就會(huì)有相應(yīng)動(dòng)作。</p><p><b>　　3.5 按鍵子程序</b></p><p>　　另外通過(guò)中斷來(lái)設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式1）；通過(guò)按鍵復(fù)用更改顯示不同測(cè)量點(diǎn)的溫度（按鍵模式2）；其軟件設(shè)計(jì)流程如下：</p><p><b&g

107、t;　　按鍵模式1：</b></p><p>　　圖3.13 按鍵設(shè)定溫度報(bào)警上限值子程序流程圖</p><p>　　為了利用外部中斷的不同來(lái)區(qū)別不同的模式，故采用了單獨(dú)的觸發(fā)按鍵，本模式由外部中斷0（INT0）端觸發(fā)，另外，為了調(diào)節(jié)的需要，設(shè)置了上調(diào)、下調(diào)改變調(diào)節(jié)位按鍵，另外為了系統(tǒng)使用的方便，專門增加的中斷結(jié)束按鍵。</p><p><b&g

108、t;　　按鍵模式2：</b></p><p>　　圖3．14 溫度檢測(cè)點(diǎn)選擇子程序流程圖</p><p>　　同樣為了利用外部中斷的不同來(lái)區(qū)別不同的模式，采用了單獨(dú)的觸發(fā)按鍵，本模式由外部中斷1（INT1）端觸發(fā)，另外，為了多點(diǎn)檢測(cè)的需要，設(shè)置了1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)溫度檢測(cè)終端選擇按鍵，為節(jié)省資源，以上4鍵分別為上調(diào)、下調(diào)、改變調(diào)節(jié)位與中斷返回按鍵的復(fù)用；另外為了系統(tǒng)使用的方便，專

109、門增加的中斷結(jié)束按鍵。</p><p><b>　　第四章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　本文采用單片機(jī)和無(wú)線處理技術(shù)，分析研究了智能倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)中總線技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)完成數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。對(duì)其中的一些難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并設(shè)計(jì)出了穩(wěn)定可靠智能的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取得了良好的效果。為此，本文研究所取得的創(chuàng)新性成果有：</p>

110、<p>　　(l)研究了國(guó)內(nèi)倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了國(guó)內(nèi)對(duì)此系統(tǒng)的需求方向。根據(jù)單片機(jī)和無(wú)線處理技術(shù)，分析了系統(tǒng)使用的軟件硬件平臺(tái)特點(diǎn)，針對(duì)功能需求設(shè)計(jì)了倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng)的硬件和軟件組成。</p><p>　　(3)研究設(shè)計(jì)了功能齊全、簡(jiǎn)單有效、易于操作的溫度采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。</p><p>　　本文雖然對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng)做了相關(guān)的研究，但由于時(shí)間和本人知識(shí)水平

111、有限，仍然有許多問(wèn)題需要深入的研究以及進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)，設(shè)備距離紅外信號(hào)收發(fā)器的距離通常比較短，大都在10米內(nèi)，而且容易被其它紅外光源干擾。因此在這一方面還待加強(qiáng)。</p><p>　?。?）由于本系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)次數(shù)不會(huì)太多，為了節(jié)省成本，未對(duì)單片機(jī)ROM區(qū)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　隨著單

112、片機(jī)和無(wú)線控制技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究學(xué)者將會(huì)對(duì)基于單片機(jī)和無(wú)線的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行更加深入的研究，使其技術(shù)也越來(lái)越成熟，并在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 51單片機(jī)C語(yǔ)言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[2] 孫育才.MC

113、S-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.第4版，東南大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[3] 于永.51單片機(jī)C語(yǔ)言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講.電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 劉軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù).華東理工大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[5] 趙亮.單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例.人民郵電出版社，2003</p>