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基于51單片機系統(tǒng)的溫度檢測與無線收發(fā)設(shè)計

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ID:442604 發(fā)表于 2018-12-9 13:36 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
新型DS18B20溫度傳感器擺脫了傳統(tǒng)的以熱敏電阻為傳感器的溫度測量方法，而改為一種全新的，以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件的數(shù)字式溫度計，解決了傳統(tǒng)的溫度檢測可靠性差，測量溫度準(zhǔn)確率低的缺點，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡化。DS18B20傳感器利用單片機進(jìn)行控制，簡單而且易于智能化控制。設(shè)計中還加入了nRF905無線收發(fā)模塊，可以實現(xiàn)一定距離的溫度數(shù)據(jù)傳輸，使得設(shè)計模塊可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的檢測和控制。
此次設(shè)計根據(jù)具體實驗制作，給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。該設(shè)計模塊測量精度高、擴展方便,具有一定的參考價值。設(shè)計布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，擴展方便，可在一定距離進(jìn)行無線檢測，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。

目錄
摘要 3
Abstract 4
緒論   5
11  設(shè)計背景與意義 5
12  設(shè)計目的及應(yīng)用 5
13  設(shè)計內(nèi)容及要求  5
第二章  系統(tǒng)方案論證與選擇  6
21  系統(tǒng)總體方案描述   6
22  系統(tǒng)總體框圖 6
23  系統(tǒng)硬件構(gòu)成 6
系統(tǒng)硬件主要單元設(shè)計 7
31  主控制模塊 7
32  數(shù)據(jù)顯示模塊 9
33  信號采集模塊 9
34  無線收發(fā)模塊 10
系統(tǒng)軟件設(shè)計 11
41  程序設(shè)計思路 11
42  程序設(shè)計框圖 12
系統(tǒng)硬件調(diào)試結(jié)果圖15
51  系統(tǒng)仿真15
52  系統(tǒng)硬件調(diào)試 15
53  調(diào)試結(jié)果16
心得體會及總結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
附錄一：原理圖 17
附錄：源程序代碼18

第一章  緒論
1.1研究背景與意義

隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，現(xiàn)如今自動化、信息化程度越來越高，單片機和傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)進(jìn)入了人們的生活。單片機和傳感器在自動控制中的應(yīng)用越來越廣泛，它實用性強，使用方便，技術(shù)先進(jìn)，它們的廣泛應(yīng)用是科技進(jìn)步的標(biāo)志。

現(xiàn)實中溫度控制不適當(dāng)導(dǎo)致的發(fā)霉，腐爛問題是倉庫日常工作急需解決的問題，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保持日常工作的順利進(jìn)行，首要任務(wù)是加強倉庫的溫度檢測。同時專門的安排人員去定期去倉庫測量溫度也非常麻煩，因此設(shè)計一種自動檢測和顯示溫度，并且能夠進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的無限傳輸?shù)臏囟瓤刂圃O(shè)備很有必要。

1.2 研究目的及應(yīng)用

溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較廣泛的課題，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的單點和多點的測試與控制得到很快開發(fā)。但就目前情況看，很少有人對倉庫進(jìn)行自動化檢測和管理，大多數(shù)的倉庫在管理過程中依然是使用傳統(tǒng)的工作方法，利用溫度計等簡單檢測工具人工檢測倉庫溫濕度。這種方法不僅費時、費力，而且效率低下。市場需要普及一種簡單、實用、易操作并且可以進(jìn)行無線傳輸?shù)臏囟葯z測設(shè)備。

1.3 設(shè)計內(nèi)容及要求

本文著重闡述以單片機控制，溫度傳感器DS18B20對溫度的數(shù)據(jù)采集和處理，NRF905無線發(fā)送和接收模塊的應(yīng)用，4位共陽極數(shù)碼管對溫度傳感器處理后的溫度進(jìn)行顯示，實現(xiàn)一定距離上的定點溫度自動檢測和發(fā)送接收。


第二章  系統(tǒng)方案論證與選擇
2.1 系統(tǒng)總體方案描述
系統(tǒng)設(shè)計分為2個部分，第一個部分實現(xiàn)溫度的檢測、顯示和發(fā)送，第二個部分為數(shù)據(jù)的接收和顯示。第一個設(shè)計模塊中，利用單片機STC89C52控制溫度傳感器DS18B20定點檢測和處理溫度數(shù)據(jù)，單片機將采集的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，再通過單片機控制，對接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換和處理，然后存放在寄存器中，等待下一步處理，再經(jīng)過無線發(fā)送模塊nRF905將顯示的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給第二個模塊。第二個設(shè)計模塊中，同樣利用STC89C52單片機作為控制主體，先控制nRF905無線接收模塊接收第一個模塊發(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)。則完成整個設(shè)計流程。
2.2 系統(tǒng)總體框圖
系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖1所示：

2.3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
系統(tǒng)硬件方面主要由單片機最小系統(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，目的在于實現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確檢測和無線收發(fā)所檢測的溫度數(shù)據(jù)。
第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計
單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計主要有五個部分組成，電源電路，復(fù)位電路，晶振電路，串口電路和控制主體的STC89C52單片機。
電源電路由一個六腳的按鍵開關(guān)，一個1K的電阻，一個10uF的極性電容和一個顯示電路供電狀態(tài)的發(fā)光二極管組成。開關(guān)為了適應(yīng)各種情況下能夠方便供電，開關(guān)外接有一個USB接口和一個DC-5V的標(biāo)準(zhǔn)電源接口作為供電設(shè)備使用。除此之外還設(shè)計了一個外接電源接口。電源電路如圖2所示。
圖2 電源電路
復(fù)位電路組成很簡單，僅僅有4個小器件構(gòu)成，一個是作為復(fù)位控制的四腳按鍵，一個10uF的極性電容，還有兩個電阻，阻值分別為1K和10K。電路與單片機的RST端口連接，電路上電后，按下按鍵控制系統(tǒng)復(fù)位。具體電路如圖3所示：
圖3 復(fù)位電路
晶振電路更為簡單，只有3個器件，一個11.0592Hz的晶振外加二個30PF的普通電容組成，晶振兩端分別與單片機的XTAL1和XTAL2口相接。電路如圖4所示：
圖4 晶振電路
串口電路主要利用MAX232來實現(xiàn)，MAX232是美信公司設(shè)計的一款單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，在本次設(shè)計中的使用的方法是在MAX232的1和3管腳之間，4和5管腳之間，2和16管腳之間，6和15管腳之間，還有16和16管腳之間全部加上一個0.1uF的電容，7和8管腳作為串口輸入端，外接一個標(biāo)準(zhǔn)9孔串口母頭，9和10管腳作為輸出，分別與單片機的P3.0和P3.1連接。這樣就構(gòu)成了與單片機連接，可以進(jìn)行串口通信的串口電路。具體電路圖5所示：
圖5 串口電路
單片機最小系統(tǒng)的主體部分使用的是STC89C52單片機，它是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS 8位單片機，片內(nèi)寄存器可反復(fù)擦洗，含有32個可編程雙向I/O口，3個16位定時/計數(shù)器，共8個中斷源。需要指出且注意的是，單片機在系統(tǒng)設(shè)計時，管腳EA要始終接高電平。因為EA接高電平時，單片機讀取內(nèi)部程序存儲器。當(dāng)擴展有外部ROM時，讀取完內(nèi)部ROM后自動讀取外部ROM,EA接低電平時，單片機直接讀取外部ROM。 而設(shè)計中使用的STC89C52是有內(nèi)部ROM的，所以此引腳始終接高電平。一般在設(shè)計單片機最小系統(tǒng)時，大多會加上流水燈和獨立鍵盤的設(shè)計，但是在我的畢業(yè)設(shè)計中把這些部分作了改進(jìn)�？紤]到流水燈和獨立鍵盤這些設(shè)計如果完整的加入就會造成一定的浪費，而且由于學(xué)校實驗室的條件有限，PCB板的刻錄存在很多問題，因此這些設(shè)備會大大增加硬件調(diào)試過程的難度，費時費力。同時，在設(shè)計單片機最小系統(tǒng)時，考慮到不加入這些設(shè)備的話，以后又有可能需要用到。所以中和上面各種因素，在最小系統(tǒng)的設(shè)計部分最后只是增加了二個獨立鍵盤和二個LED發(fā)光二極管作為調(diào)試或需要時使用，同時，考慮到以后可能還會外接其它設(shè)備的介入，為了方便，特意留有兩排20腳的單排插針外接端口，這樣，設(shè)計的最小系統(tǒng)模塊在需要時也可以控制其它外接裝置。使得設(shè)計模塊更加靈活多用，不僅僅局限在本次畢業(yè)設(shè)計中使用，還可以留作以后的開發(fā)板學(xué)習(xí)。
最小系統(tǒng)的主體STC89C52如圖6所示：
圖6 STC89C52管腳接線圖
3.2 數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計
數(shù)據(jù)顯示電路使用的是SMA410364型號的4位共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下面圖7所示：





圖7 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
該數(shù)碼管共有12個管腳，其中11，7，4，2，1，10，5，3管腳分別對應(yīng)數(shù)碼管的A,B,C,D,E,F,G,DP段選位，與單片機的P0口連接，對應(yīng)單片機的P0.0-P0.7口，用來控制數(shù)碼管顯示數(shù)值大小，6，8，9，12管腳控制數(shù)碼管的位選，分別與單片機的P2.0-P2.4口連接，通過單片機指令選擇需要顯示數(shù)據(jù)的數(shù)碼管位。
我們知道，在單片機的端口上電后會一直存在高電平，而數(shù)碼管的位選正好是高電平有效，所以會導(dǎo)致在不需要使用數(shù)碼管的時候，數(shù)碼管依然會保持打開狀態(tài)。通常情況下會在單片機最小系統(tǒng)中使用鎖存器與數(shù)碼管連接，但是在這次設(shè)計中沒有使用鎖存器，而是改用在數(shù)碼管與單片機端口連接之間加一個PNP三極管的方法，讓三極管發(fā)射極接電源，基集與單片機端口連接，集電極與數(shù)碼管連接，這樣的設(shè)計就會導(dǎo)致單片機端口給低電平時才會選通數(shù)碼管，不僅方便控制，而且電路設(shè)計簡單。
設(shè)計原理圖如圖8所示：
圖8 數(shù)碼管電路
3.3 信號采集模塊設(shè)計
信號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，三個管腳定義如下：[10]
① 引腳1接地；
② 引腳2數(shù)字信號輸入/輸出；
③ 引腳3接高電平5V高電平。
2．DS18B20溫度采集模塊設(shè)計[10]
此模塊的設(shè)計中STC89C52單片機作為控制主體，溫度傳感器DS18B20采集溫度，
溫度傳感器DS18B20是一種單線接口傳感器，所以連接電路很簡單，只要將其管腳DQ接單片機的一個端口進(jìn)行溫度采集，VDD接高電平，GND接地即可。設(shè)計中的DQ端被設(shè)計成連接單片機的P1.3端口。
根據(jù)DS18B20的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、時序圖，還有DS18B20的ROM指令操作碼，編寫DS18B20的操作代碼，采集溫度樣本，將采集的樣本數(shù)據(jù)存放在寄存器中等待下一步處理。


3.4無線收發(fā)模塊設(shè)計
無線收發(fā)模塊的功能實現(xiàn)主要是用nRF905無線收發(fā)模塊實現(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3.3V-3.6V之間，不能超過3.6V，不然很容易將模塊燒壞，建議使用3.3V
（2）TX_EN為數(shù)字輸入端口，當(dāng)TX-_EN置1時為TX輸入模式，當(dāng)TX-_EN置0時為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
（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的時鐘和使能端口
（11）13和14管腳為相同的二個接地端口.
2．nRF905無線收發(fā)模塊設(shè)計
該模塊的設(shè)計中使用到了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3.3V工作電壓，轉(zhuǎn)換電路中由于使用的是AMS1117芯片，所以設(shè)計簡單許多，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)上一個普通電容和一個極性電容即可，電路設(shè)計如圖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分別對應(yīng)單片機的P1.0，P1.1，P1.2，P1.4，P1.5，P1.6，P1.7端口，AM，DR，CD分別對應(yīng)單片機的P3.2，P3.3，P3.4端口，uCLK端口廢棄不用，最后的兩個GND端口全部接地，這樣就組成了nRF905的無線控制模塊�？梢赃M(jìn)行程序的調(diào)控使用了。
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。他利用特定的形狀可以將電流轉(zhuǎn)化為射頻能量并以電波形式發(fā)射出去．或?qū)o線電波接收進(jìn)來。
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 程序設(shè)計思路
程序設(shè)計使用的軟件是是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil C51。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，因而易學(xué)易用。
程序設(shè)計過程中，首要的是會熟練使用各種數(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，通過單片機讀取后控制數(shù)碼管顯示。
編寫DS18B20的操作代碼時，先初始化傳感器，然后分別讀它的位和比特，然后是寫比特，然后開始主要的轉(zhuǎn)換過程程序設(shè)計，轉(zhuǎn)換時要判斷正負(fù)，如果為負(fù)值，則取其值的反碼后加1，得到正值，然后在前面顯示“-”號，最后設(shè)計單片機控制讀取DS18B20的寄存器數(shù)據(jù)，通過數(shù)碼管顯示。
設(shè)計了溫度顯示程序后開始設(shè)計無線發(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序圖，還有SPI口的設(shè)置。設(shè)計程序時，一般先給寄存器配置參數(shù)，通過SPI口想配置寄存器讀寫配置信息。然后編寫它的寫操作和讀操作代碼，主機通過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。
在編寫接收代碼程序時，和發(fā)送的代碼過程相似，參考后面的程序附錄。
4.2 程序流程圖
溫度采集模塊的程序設(shè)計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。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。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、仿真等整個開發(fā)流程。使用簡單方便。
設(shè)計的數(shù)據(jù)采集模塊具體流程圖15所示：



圖15 數(shù)據(jù)采集流程圖


溫度采集時是，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。這也是使用各種傳感器設(shè)備的最基本步驟，然后是根據(jù)先前編寫的溫度傳感器代碼讀取傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，存儲在其寄存器中，然后進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換程序。如果采集的溫度是正值，那么就控制單片機直接讀取經(jīng)NRF905發(fā)送。如果溫度數(shù)據(jù)是負(fù)值，那么要進(jìn)行取反加一后變成正值數(shù)據(jù)再通過無線設(shè)備發(fā)送出去。

無線發(fā)送流程圖如圖16所示：








圖16 無線發(fā)送流程圖


初始化nRF905，將接收點的地址和要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)將通過SPI接口傳送給nRF905。將TRX-CE和TX-EN全部置為高電平來激活nRF905的ShockBurst的發(fā)送模式。通過nRF905的ShockBurst可使射頻寄存器自動開啟，并完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送，DR置高。

然后判斷TRX-CE電平，如果置低將返回初始不進(jìn)行后面的操作，如果置高，那么將AUTO-RETRAN也設(shè)置為高電平，從而使nRF905將連續(xù)不斷地重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX-CE被設(shè)置為低電平為止；而當(dāng)TRX-CE被設(shè)置為低電平時，DR=0，nRF905則結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，并將自己設(shè)置為空閑模式。

在ShockBurst模式下，只要開始發(fā)送數(shù)據(jù)，TRX-CE和TX-EN的引腳無論是高電平還是低電平，發(fā)送過程都會被保證處理完畢。  


無線接收流程圖如圖17所示：












圖17 無線接收流程圖

首先，將TRX-CE置為高，TX-EN置為低，nRF905進(jìn)入接收模式，然后不斷監(jiān)測有無信號，等待接收；當(dāng)nRF905檢測到有和接收頻率相同的載波時，其載波檢測引腳CD置為高電平；此后，當(dāng)nRF905接收到相匹配的地址時，地址匹配引腳AM置為高電平；在這之后，當(dāng)nRF905接收完畢一個有效的數(shù)據(jù)包(CRC校驗正確)時，nRF905將去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC位，同時將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒引腳DR置為高電平，并用單片機將TRX-CN引腳設(shè)置為低電平，以進(jìn)入空閑模式，從而使單片機能夠通過SPI接口讀出有效的數(shù)據(jù)；當(dāng)所有的數(shù)據(jù)讀出后，nRF905將AM和DR設(shè)置為低電平，以便使nRF905準(zhǔn)備進(jìn)入其它工作模式。

第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試5.1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現(xiàn)無線收發(fā)的仿真電路，只是進(jìn)行了溫度檢測和顯示過程的仿真操作。仿真圖如圖18所示：









圖18 溫度采集仿真圖

5.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試

系統(tǒng)硬件的制作過程全部在學(xué)校實驗室完成，在制作條件上受到一定的限制。在制作PCB電路板的過程中，由于打孔機上的打孔針只有一種直徑的，所以導(dǎo)致過孔和焊接點的孔徑大小一樣，焊接時要特別注意分清。因為制作的過孔之間是沒有伏銅，連接過孔的兩層導(dǎo)線是不相通的，需要手工進(jìn)行焊接，千萬不可漏焊。所以在硬件的調(diào)試過程要注意過孔的問題。另外，在制作電路電路板時，使用的是腐蝕刻線，很容易出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，所以在焊接器件之前最好將斷線全部焊接好，避免斷線導(dǎo)致調(diào)試過程的不正�，F(xiàn)象，因為焊接后電路板上的斷線不容易補焊。

              在電路板的設(shè)計過程中要盡量在底層布線，同樣是因為孔內(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。

              在調(diào)試過程中，我的電路板出現(xiàn)了正面布線焊接時出現(xiàn)短路和斷路現(xiàn)象，導(dǎo)致串口無法使用，模塊供電不正常等現(xiàn)象，最后經(jīng)過使用萬用表仔細(xì)的檢測后才找出原因，過程繁瑣異常。

              調(diào)試過程主要就是一個檢測過程，一定要有耐心，夠仔細(xì)，不然很難找出問題的根本原因。所以在電路PCB板的設(shè)計過程中，腐蝕刻線過程中，焊接電路板時都需要認(rèn)真仔細(xì)對待，盡量減少因為硬件導(dǎo)致模塊功能不正常的問題出現(xiàn)，但同時，電路板出現(xiàn)問題的調(diào)試過程也是一個很好學(xué)習(xí)和經(jīng)驗積累過程，一定要認(rèn)真對待，自己找原因，不要總是讓別人代勞。

5.3 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)計也沒有任何問題，最后電路板終于能夠完全實現(xiàn)預(yù)先設(shè)計的所有功能。

第六章 心得與體會

經(jīng)過一個星期的現(xiàn)代檢測技術(shù)課程設(shè)計，我們小組成功地完成了無線溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計。雖然整個設(shè)計中我們遇到了很多問題，但通過我們自己九個人的分工，查找資料，調(diào)試、仿真，不斷地調(diào)整設(shè)計思路，最終成功地完成了設(shè)計目標(biāo)。這次課程設(shè)計讓我自己對于學(xué)習(xí)現(xiàn)代檢測技術(shù)有了更深一步地了解，通過實際地操作，發(fā)現(xiàn)書上的理論知識與在實際運用中的還是有一定的出入的。經(jīng)過自己不斷地摸索，改進(jìn)，從中學(xué)到了很多實際知識。

整個設(shè)計制作中也培養(yǎng)了我的實際操作能力和團隊合作能力，不僅加強了自己獨立工作地能力，而且還充分地體會到了設(shè)計創(chuàng)作地艱辛，看到制作完成時也體會到了成功地喜悅，收獲了不少課外知識。還有要感謝李老師以及楊老師在我們遇到困難時，給予我們的建議與鼓勵。

設(shè)計過程中感受最深的就是編寫程序后的調(diào)試過程，確實是一個漫長而痛苦的過程。我們根據(jù)顯示的結(jié)果不斷尋找錯誤點，各個擊破。雖然很累(每天都熬夜),但是當(dāng)程序跳出來之后，心中的喜悅是不言而喻的，不管之前多么的痛苦都是值得的！

通過此次課程設(shè)計，我總結(jié)了幾點：

①每一個系統(tǒng)的生成，都是經(jīng)過層層周密的思考與測試而得到的，這需要團隊的合作以及個人優(yōu)秀的素質(zhì)。

②寫程序過程中，切記戒驕戒躁，踏踏實實，一步一個腳印。學(xué)會模塊化編程，會讓你少走很多彎路。

③當(dāng)程序很多很復(fù)雜時，應(yīng)該寫一個模塊就調(diào)試一個，這樣下來會輕松的解決各個問題，而不像你一次性全寫完，錯了之后再來調(diào)就很復(fù)雜了。

④硬件電路的調(diào)試，也是需要極大的耐性，以及擁有良好的電子基礎(chǔ)，這個需要多加練習(xí)。

再次感謝我們的李老師.，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；這次課程設(shè)計中離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。

   同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。




附錄一：原理圖




上位機Labview數(shù)據(jù)顯示程序
前面板
后面板labview程序

  1. //*************此程序為nRF905的發(fā)送程序***********
  2. #include <reg52.h>
  3. #include <intrins.h>
  4. #define uchar unsigned char
  5. #define uint  unsigned int

  7. //*******************定義命令字**********************
  8. #define WC 0x00  // Write configuration register command
  9. #define RC 0x10   // Read configuration register command
  10. #define WTP 0x20   // Write TX Payload  command
  11. #define RTP 0x21  // Read TXPayload  command
  12. #define WTA 0x22  // Write TX Address  command
  13. #define RTA 0x23

  15. //*******************管腳配置*********
  16. sbit              TXEN=P1^0;
  17. sbit              TRX_CE=P1^1;
  18. sbit              PWR=P1^2;
  19. sbit              MISO=P1^4;
  20. sbit              MOSI=P1^5;
  21. sbit              SCK=P1^6;
  22. sbit              CSN=P1^7;
  23. /////////////////////////////////////////////////////
  24. sbit              AM=P3^3;
  25. sbit              DR=P3^4;
  26. sbit              CD=P3^2;
  27. sbit DQ=P1^3;
  28. //uchar Txbuf[4];
  29. uchar display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};              //前面4字節(jié)是要發(fā)送的內(nèi)容
  30. //從前往后是溫度數(shù)據(jù)低位到高位
  31. // 溫度小數(shù)部分查表
  32. uchar code ditab[16]=
  33. {0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
  34. uint     h;
  35. uchar flag;
  36. //rf905控制信息
  37. uchar Rfconfig[10]={0x4c,0x0c,0x44,0x04,0x04,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0x58};
  38. uchar data temp_data[2]={0x00,0x00};  

  40. void delay(uint x)
  41. {
  42. uint i;
  43. for(i=0;i<x;i++)
  44. {
  45.   _nop_();
  46. }
  47. }

  49. //18b20相關(guān)函數(shù)
  50. /***********18B20復(fù)位函數(shù)**********/
  51. void ow_reset(void)
  52. {
  53. char presence=1;
  54. while(presence)
  55. {
  56. while(presence)
  57. {
  58. DQ=1;_nop_();_nop_();
  59. DQ=0;    //
  60. delay(50); // 550us
  61. DQ=1;    //
  62. delay(6); // 66us
  63. presence=DQ; // presence=0繼續(xù)下一步
  64.    }
  65. delay(45);    //延時500us
  66. presence = ~DQ;
  67. }
  68. DQ=1;
  69. }

  71. /**********18B20寫命令函數(shù)*********/
  72. //向 1-WIRE 總線上寫一個字節(jié)
  73. void write_byte(uchar val)
  74. {
  75. uchar i;
  76. for (i=8; i>0; i--) //
  77. {
  78. DQ=1;_nop_();_nop_();
  79. DQ = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//5us
  80. DQ = val&0x01;      //最低位移出
  81. delay(6);           //66us
  82. val=val/2;          //右移一位
  83. }
  84. DQ = 1;
  85. delay(1);
  86. }

  88. /*********18B20讀1個字節(jié)函數(shù)********/
  89. //從總線上讀取一個字節(jié)
  90. uchar read_byte(void)
  91. {
  92. uchar i;
  93. uchar value = 0;
  94. for (i=8;i>0;i--)
  95. {
  96. DQ=1;_nop_();_nop_();
  97. value>>=1;
  98. DQ = 0;             //
  99. _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();   //4us
  100. DQ = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();   //4us
  101. if(DQ)value|=0x80;
  102. delay(6);           //66us
  103. }
  104. DQ=1;
  105. return(value);
  106. }

  108. /***********讀出溫度函數(shù)**********/
  109. void read_temp()
  110. {
  111. ow_reset();       //總線復(fù)位
  112. write_byte(0xCC); // 發(fā)Skip ROM命令
  113. write_byte(0xBE); // 發(fā)讀命令
  114. temp_data[0]=read_byte(); //溫度低8位
  115. temp_data[1]=read_byte(); //溫度高8位
  116. ow_reset();
  117. write_byte(0xCC); // Skip ROM
  118. write_byte(0x44); // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令
  119. }

  121. /***********溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)**********/
  122. void work_temp()
  123. {
  124. uchar n=0;
  125. uchar doth,dotl;
  126. uchar flag3=1,flag2=1;       //數(shù)字顯示修正標(biāo)記
  127. if((temp_data[1]&0xf8)!=0x00)
  128. {
  129.    temp_data[1]=~(temp_data[1]);
  130.    temp_data[0]=~(temp_data[0])+1;
  131.    n=1;
  132.    flag=1;
  133. }//負(fù)溫度求補碼
  134. if(temp_data[0]>255)
  135. {
  136. temp_data[1]++;
  137. }
  138. display[4]=temp_data[0]&0x0f;
  139. display[0]=ditab[display[4]];
  140. doth=display[0]/10;
  141. dotl=display[0]%10;
  142. display[4]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x07)<<4);
  143. display[3]=display[4]/100;
  144. display[2]=display[4]/10%10;
  145. display[1]=display[4]%10;
  146. if(!display[3])
  147.    {
  148.     display[3]=0x0a;
  149.     flag3=0;
  150.     if(!display[2])
  151.     {
  152.      display[2]=0x0a;
  153.      flag2=0;
  154.     }
  155.    }//最高位為0時都不顯示
  156. if(n)
  157. {
  158.    display[3]=0x0b;//負(fù)溫度時最高位顯示"-"
  159.    flag3=0;
  160. }
  161. }
  162. //905相關(guān)函數(shù)
  163. void Spiwrite(uchar dat)
  164. {
  165. uchar i=8;
  166. while(i--)
  167. {
  168. delay(10);
  169. SCK=0;
  170. MOSI=(bit)(dat&0x80);
  171. dat<<=1;
  172. delay(10);
  173. SCK=1;
  174. delay(10);
  175. SCK=0;
  176. }
  177. SCK=0;
  178. }

  180. void Txpacket(void)
  181. {
  182. TXEN=1;
  183. CSN=0;
  184. Spiwrite(0x22);
  185. Spiwrite(0xe7);
  186. Spiwrite(0xe7);
  187. Spiwrite(0xe7);
  188. Spiwrite(0xe7);
  189. CSN=1;
  190. _nop_();_nop_();
  191. CSN=0;
  192. Spiwrite(0x20);
  193. Spiwrite(display[0]);
  194. Spiwrite(display[1]);
  195. Spiwrite(display[2]);
  196. Spiwrite(display[3]);
  197. CSN=1;
  198. _nop_();_nop_();
  199. TRX_CE=1;
  200. delay(50);
  201. while(!DR);
  202. TRX_CE=0;
  203. }

  205. void ini_system(void)
  206. {
  207. uchar i;
  208. CSN=1;
  209. SCK=0;
  210. PWR=1;   //   PWR_UP  | TRX_CE |TXEN | M O D E
  211. TRX_CE=0;  // 1    |   0    |  0 | SPI Programming
  212. TXEN=0;
  213. _nop_();
  214. CSN=0;
  215. Spiwrite(0x00);
  216. for(i=0;i<10;i++)
  217. {
  218. Spiwrite(Rfconfig[i]);
  219. }
  220. CSN=1;
  221. }
  222. void setmode()
  223. {
  224. PWR=1;  //   PWR_UP  TRX_CE   TXEN      MODE
  225. TRX_CE=1; //      1        1     1 SHOCKBURST TX
  226. TXEN=1;
  227. delay(1000); //time must be >=650us
  228. }

  230. void nRF905Init(void)
  231. {
  232.     CSN=1;                                                                                    // Spi               disable
  233.               SCK=0;                                                                                    // Spi clock line init low
  234.               DR=1;                                                                                    // Init DR for input
  235.               AM=1;                                                                                    // Init AM for input
  236.               CD=1;                                                                                    // Init CD for input
  237.               PWR=1;                                                                      // nRF905 power on
  238.               TRX_CE=0;                                                                      // Set nRF905 in standby mode
  239.               TXEN=0;                                                                      // set radio in Rx mode
  240. }
  241. void main()
  242. {
  243. ow_reset();       // 開機先轉(zhuǎn)換一次
  244. write_byte(0xCC); // Skip ROM
  245. write_byte(0x44); // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令
  246.               nRF905Init();
  247. ini_system();
  248. while(1)
  249. {
  250. read_temp();         //讀出18B20溫度數(shù)據(jù)
  251. work_temp();         //處理溫度數(shù)據(jù)
  252. setmode();
  253. delay(100);
  254. Txpacket();
  255. delay(1000);
  256. }
  257. }

  259. 接收部分程序：
  260. /*****接收時用數(shù)碼管顯示接收到的數(shù)據(jù)**********/
  261. #include <reg52.h>
  262. #include <intrins.h>
  263. #define uchar unsigned char
  264. #define uint  unsigned int
  265. #define disdate P0                //段碼輸出口
  266. #define discan P2                //掃描口

  268. //############################################
  269. //數(shù)碼管顯示部分
  270. uchar dis_7[12]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};
  271. //共陽LED段碼表        "0"  "1"  "2"  "3"  "4"  "5"  "6"  "7"  "8"  "9" "不亮" "-"  
  272. uchar dis_can[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//列選代碼
  273. #define WC 0x00  
  274. #define RC 0x10   
  275. #define WTP 0x20   
  276. #define RTP 0x21  
  277. #define WTA 0x22  
  278. #define RTA 0x23  
  279. #define RRP 0x24
  280. sbit              TXEN=P1^0;
  281. sbit              TRX_CE=P1^1;
  282. sbit              PWR=P1^2;
  283. sbit              MISO=P1^4;
  284. sbit              MOSI=P1^5;
  285. sbit              SCK=P1^6;
  286. sbit              CSN=P1^7;
  287. /////////////////////////////////////////////////////
  288. sbit              AM=P3^3;
  289. sbit              DR=P3^4;
  290. sbit              CD=P3^2;

  292. sbit DP=P0^7;
  293. unsigned char Rxbuf[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};
  294. unsigned char Rfconfig[10]=
  295. {0x4c,0x0c,0x44,0x04,0x04,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0x58};
  296. void delay110(uint z)
  297. {              uchar x;
  298.               uint y;
  299.               for(x=0;x<=110;x++)
  300.                             for(y=0;y<=z;y++);
  301. }
  302. void delay(uint x)
  303. { uint i;
  304. for(i=0;i<x;i++)
  305. {
  306.   _nop_();
  307. }
  308. }

  310. void Spiwrite(uchar dat)
  311. {uchar i=8;
  312. for(i=0;i<8;i++)
  313. {
  314. delay(10);
  315. SCK=0;
  316. MOSI=(bit)(dat&0x80);
  317. dat<<=1;
  318. delay(10);
  319. SCK=1;
  320. delay(10);
  321. SCK=0;
  322. }
  323. SCK=0;
  324. }

  326. unsigned char Spiread(void)
  327. {
  328. uchar i=8;
  329. uchar ddat;
  330. for(i=0;i<8;i++)
  331. {
  332. ddat<<=1;
  333. SCK=0;
  334. _nop_();
  335. _nop_();
  336. ddat|=MISO;
  337. SCK=1;
  338. _nop_();_nop_();
  339. }
  340. SCK=0;
  341. return ddat;
  342. }
  343. void Rxpacket(void)
  344. {
  345. unsigned char j=0;
  346. delay110(50);
  347. TRX_CE=0;
  348. PWR=1;
  349. CSN=0;
  350. delay(1);
  351. Spiwrite(RRP);
  352. for(j=0;j<4;j++)
  353. {
  354. Rxbuf[j]=Spiread();
  355. }
  356. CSN=1;
  357. delay110(5);
  358. //              TRX_CE=1;                                                                      // Set TRX_CE high,start Tx data transmission
  359. }

  361. void ini_system(void)
  362. {
  363. uchar i;
  364. CSN=1;
  365. SCK=0;
  366. PWR=1;   //   PWR_UP  | TRX_CE |TXEN | M O D E
  367. TRX_CE=0;  // 1    |   0    |  0 | SPI Programming
  368. TXEN=0;
  369. _nop_();
  370. CSN=0;
  371. Spiwrite(WC);
  372. for(i=0;i<10;i++)
  373. {
  374. Spiwrite(Rfconfig[i]);
  375. }
  376.   CSN=1;
  377. }
  378. void setmode()
  379. {
  380. PWR=1;  //   PWR_UP  TRX_CE   TXEN      MODE
  381. TRX_CE=1; //      1        1     0 SHOCKBURST RX
  382. TXEN=0;
  383. delay(500); //time must be >=650us
  384. }

  386. /***********顯示掃描函數(shù)**********/
  387. void scan()
  388. {
  389. char k;
  390.     for(k=0;k<4;k++)         //四位LED掃描控制
  391.      {
  392.               disdate=0xff;
  393.       disdate=dis_7[Rxbuf[k]];
  394.       if(k==1){DP=0;}
  395.       discan=dis_can[3-k];delay(90);
  396.                 discan=0xff;
  397.      }
  398. }

  400. void nRF905Init(void)
  401. {
  402.     CSN=1;                                                                                    // Spi               disable
  403.               SCK=0;                                                                                    // Spi clock line init low
  404.               DR=1;                                                                                    // Init DR for input
  405.               AM=1;                                                                                    // Init AM for input
  406.               CD=1;                                                                                    // Init CD for input
  407.               PWR=1;                                                                      // nRF905 power on
  408.               TRX_CE=0;                                                                      // Set nRF905 in standby mode
  409.               TXEN=0;                                                                      // set radio in Rx mode
  410. }

  412. unsigned char CheckDR(void)                            //檢查是否有新數(shù)據(jù)傳入 Data Ready
  413. {
  414.               if (DR==1&&TRX_CE==1&&TXEN==0)
  415.               {
  416.        // Delay(50)  ;
  417.                             return 1;
  418.               }
  419.               else
  420.               {
  421.                             return 0;
  422.               }
  423. }
  424. uchar m;
  425. uint n;

  427. void main()
  428. {
  429. nRF905Init();
  430.   ini_system();
  431. while(1)
  432. {                           
  433.    setmode();
  434. while (CheckDR()==0);
  435. //                delay(10);
  436.   Rxpacket();
  437. //              delay(1);
  438.   while(DR==1)
  439.   {
  440.   for(m=0;m<=1;m++)
  441. {
  442.               scan();
  443. }
  444.   }
  445. //delay110(2);
  446. for(m=0;m<=100;m++)
  447. {
  448.               scan();
  449. }
  450. }
  451. }
復(fù)制代碼

完整的Word格式文檔51黑下載地址：
基于51單片機系統(tǒng)的溫度檢測與無線收發(fā)設(shè)計.doc (1.23 MB, 下載次數(shù): 26)


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ID:585189 發(fā)表于 2019-7-16 17:18 | 顯示全部樓層
無線用的這個沒學(xué)過 nRF905
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