畢業(yè)論文-基于18B20的溫度檢測與無線傳送接收.doc

蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）目 錄摘 要2ABSTRACT3前 言4第1章 緒論51.1課題背景51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計72.1系統(tǒng)基本要求72.2硬件系統(tǒng)設(shè)計方案72.3軟件系統(tǒng)設(shè)計方案9第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計113.1單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計113.2無線傳送接收模塊133.3 DS18B20模塊143.4 AMS1117穩(wěn)壓器163.5 LCD1602液晶顯示183.6 整體電路設(shè)計19第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計214.1程序的總體設(shè)計214.2主程序設(shè)計21第5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析245.1 硬件調(diào)試245.2 軟件調(diào)試245.3 環(huán)境模擬及系統(tǒng)調(diào)試255.4調(diào)試故障及原因分析255.5 測試結(jié)果及其分析25第6章 結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致 謝30附 錄3141摘 要 眾所周知，溫度在我們?nèi)粘Ｉ钪惺且粋€非常重要的參數(shù)，很多地方都需要測量溫度，因此我們需要一種設(shè)備，能夠運(yùn)用在醫(yī)療、軍事、工業(yè)和生活等各個方面，幫助他們檢測溫度。然而，現(xiàn)在仍有一些比較特別的情況，那里的工業(yè)環(huán)境和戶外環(huán)境都很惡劣，如果用傳統(tǒng)的直接布線測量根本不能滿足他們要求，因為他們根本無法直接通過直接布線測量。因此我們必須想辦法，利用無線傳輸溫度檢測技術(shù)來解決這個問題，這是很必要的。對于這個設(shè)計，首先考慮采用溫度傳感器DS18B20，因此需要了解DS18B20的多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)的組成，以便寫出設(shè)計方案，然后設(shè)計電路、編寫程序，最后完成仿真。在單片機(jī)上的選擇，考慮以AT89S52作為控制核心，無線傳輸模塊考慮采用nRF24L01模塊傳輸，最后運(yùn)用Keil語言編寫程序，從而實現(xiàn)溫度檢測與傳送接收的功能。這個設(shè)計很好的將遠(yuǎn)距離溫度數(shù)據(jù)采集技術(shù)與無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)結(jié)合起來，不僅提高了控制系統(tǒng)的靈活性，同時也解決了現(xiàn)代測控技術(shù)在某些特殊情況下不宜直接布線測量溫度的技術(shù)難題?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)采集 無線傳輸 溫度傳感器DS18B20ABSTRACT As is known to all, temperature in our daily life is a very important parameter, many places need to measure temperature, so we need a device that can be used in medical, military, industrial, and all aspects such as life, help them to detect temperature. Now, however, there are still some special situation, the industrial environment and outdoor environment is bad, if measured with the traditional direct wiring doesnt meet their requirements, because they cannot directly through the wiring to measure directly. So we need to find ways, the use of wireless transmission temperature detection technology to solve this problem, it is very necessary.For this design, first consider using temperature sensor DS18B20, so you need to understand DS18B20 composition of multi-point temperature measurement system, in order to write design scheme, and then design the circuit and program, finally complete the simulation. In choosing a single-chip microcomputer, consider AT89S52 as the control core, consider using transmission module nRF24L01 wireless transmission module, finally using the Keil programming language, so as to realize the function of temperature detection and transmit to receive. Will be a very good the design temperature data collection technology and wireless data transmission technology, not only improves the flexibility of the control system, but also solves the modern measurement and control technology in some special circumstances unfavorable wiring directly measuring temperature technical problems.【keyword】 Data acquisition Wireless transmission Temperature sensor DS18B20前 言在如今的21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展帶動了測量技術(shù)的發(fā)展。像現(xiàn)代控制設(shè)備已經(jīng)跟以前的不同了，這些設(shè)備在性能和結(jié)構(gòu)上發(fā)生了巨大的變化。這些變化使得人們的生活水平也逐漸提高，居住條件也變得更加智能化了。如今這個社會已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時代，必然測量技術(shù)也已成為當(dāng)今社會的主流，現(xiàn)已廣泛地深入到了應(yīng)用工程的各個領(lǐng)域。比如許多家庭都會安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，它的原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測量得到的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，比如通風(fēng)、降溫、升溫等，這樣便可以自動調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度了?？偨Y(jié)下來，諸如此類的測量技術(shù)能夠更好地改善人們的居住環(huán)境。除此之外，像這樣的無線溫度采集系統(tǒng)已經(jīng)被成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，這種無線設(shè)備需要運(yùn)用相應(yīng)的接口系統(tǒng)來控制這些芯片工作，從而完成具有可靠性穩(wěn)定性較高的無線通信系統(tǒng)，類似這種溫度采集的無線傳輸接收系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了各個領(lǐng)域，只要是布線復(fù)雜或者不允許有布線的場合都將可以通過無線傳送接收的方案來解決。這使得此次研究變得更加有意義了。 就像我這次的畢設(shè)課題溫度檢測的無線傳輸與接收，它的設(shè)計理念就是以單片機(jī)作為控制核心，將從溫度傳感器上采集到的溫度，通過無線模塊進(jìn)行傳送，另一個模塊上的無線模塊進(jìn)行接收，最后在接收模塊的顯示器上顯示溫度的變化，從而實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)檢測的無線傳送與接收，根據(jù)無線模塊的功能，還可以決定無線傳輸?shù)挠行Ь嚯x。這個設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域也是相當(dāng)?shù)膹V泛，它不僅可以應(yīng)用到消防電氣的非破壞性溫度檢測、化工機(jī)械等設(shè)備溫度是否過熱的檢測、電力電訊設(shè)備過熱的故障預(yù)知檢測、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測，還可以運(yùn)用到各類運(yùn)輸工具之組件是否過熱的檢測、醫(yī)療與健診的溫度測試等。因此它的前景是相當(dāng)可觀的。 本論文共分六個章節(jié)：緒論、系統(tǒng)總體方案設(shè)計、系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試與分析和結(jié)果。第1章 緒論1.1課題背景近幾年來，在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等許多領(lǐng)域上都需要應(yīng)用到溫度檢測這個技術(shù)，可是這些測量裝置大多都需要直接布線才可以運(yùn)作，并且傳輸?shù)木嚯x也比較短。為了能夠使傳輸距離變長，無線傳輸發(fā)揮了很好的作用，它作為無線產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域，不僅解決傳輸距離的問題，也很好的解決了一定要直接布線的問題，其實在有些地方是無法直接布線的，比如戶外環(huán)境、工業(yè)環(huán)境及比較惡劣的環(huán)境。這樣一來，無線傳輸設(shè)備在受環(huán)境條件限制方面展現(xiàn)了強(qiáng)大的優(yōu)勢。無線模塊的優(yōu)點(diǎn)其實還有很多，比如沒有了繁雜的直接布線，使得無線模塊更加美觀了、因為它降低了布線的成本從而無線模塊的成本也降低了等等。所以現(xiàn)在非常推廣將溫控技術(shù)開始從有線向無線發(fā)展，為了使推廣更加容易，設(shè)計一種穩(wěn)定性高、實時性強(qiáng)、功耗低的溫度檢測與無線傳送接收系統(tǒng)是非常有意義的。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在科技迅速發(fā)展的今天，人們對通信技術(shù)的要求不斷的在提高，在溫度控制系統(tǒng)中，物理機(jī)制的傳感器也被大量用于數(shù)據(jù)的采集，然而監(jiān)控和采集的對象都比較多而且分散，如果使用傳統(tǒng)的直接布線連接從而實現(xiàn)信號的傳輸，這使得數(shù)據(jù)采集點(diǎn)安放的靈活性大大的受到了限制，況且設(shè)備的布線也是比較繁瑣的。因此，無線通信成為了一種比較理想的選擇，它不僅能做到實時，也能不用人來守值，更加減低了排線的困難。跟有線傳輸?shù)姆绞较啾龋瑹o線傳輸有了許多鮮明的優(yōu)點(diǎn)，比如成本降低了、攜帶更方便了、布線也簡便了等等。特別適用于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)。如今，發(fā)展無線通信技術(shù)，已然成為了一種趨勢。諸多新技術(shù)比如藍(lán)牙、wifi等，在不同領(lǐng)域都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。比如藍(lán)牙技術(shù)，它的傳輸范圍可以長到10米那么遠(yuǎn)，而且體積小、功耗低、穿透性強(qiáng)、安全性高、有一定的移動性。Wifi技術(shù)可以實現(xiàn)幾M至幾十M的無線接入傳輸，它主要用于解決辦公室無線局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，從而達(dá)到通信的無線傳輸。正因為如此，所以它的功耗是相當(dāng)高的。現(xiàn)階段的溫控系統(tǒng)也有很多類，比如智能溫控系統(tǒng)，它是在20世紀(jì)90年代中期問世的，是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶。如今在國際上已開發(fā)出多種智能溫控系統(tǒng)系列產(chǎn)品，它們在硬件的基礎(chǔ)上，通過軟件來實現(xiàn)測試控制功能，從而能夠同時輸出溫度數(shù)據(jù)及其相關(guān)的溫度控制量。還有無線與有線溫控系統(tǒng)，它是以無線模塊為載體，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的傳送接收，因此它的主要優(yōu)點(diǎn)就是不受空間地域、外部條件的影響，使得溫度采集精度高、可靠性強(qiáng)。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)基本要求根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，本人總結(jié)了該體統(tǒng)的幾個技術(shù)要求：1.系統(tǒng)的傳送模塊和接收模塊都要盡可能的小，這樣不僅方便攜帶，還能減少占用空間。2.系統(tǒng)的可靠性要高。由于外界環(huán)境的影響，可能會影響其測量結(jié)果。為了保證能盡可能的減少測量誤差，一定要提高系統(tǒng)的可靠性，還要加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性，使其少受外界影響，從而使得系統(tǒng)的傳送模塊與接收模塊之間的無線通信更加可靠。3.按照要求，系統(tǒng)還必須在需要溫度數(shù)據(jù)時獲得相關(guān)信息，所以該系統(tǒng)還要有較高的實時性。4.成本要低。每一個零件都有好多種選擇，要使該系統(tǒng)產(chǎn)品作為一款商用產(chǎn)品，并有較高的競爭力，就必須要降低成本。2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計方案 硬件分為兩個模塊：采集模塊，接收模塊。需要用到的一些硬件器材如下圖2-1和圖2-1所示： 圖2-1 采集模塊原理圖 圖2-2 接收模塊原理圖1、單片機(jī)的選擇方案一：AT89S52，它是比較傳統(tǒng)的主控芯片，不僅價格比較便宜、經(jīng)濟(jì)實惠，而且操作簡便、功耗也低。方案二：MSP430F149，它是由TI公司推出的，是一款性能較高且功耗較低的16位單片機(jī)，它的功能也非常強(qiáng)大，有高速12位ADC。因此它的價格就比較昂貴，而且不容易焊接、成本高、開發(fā)周期長。方案三：STC12C5A60S2，它是由宏晶科技有限公司推出的，內(nèi)置ADC和SPI總線接口，而且內(nèi)部時鐘不分頻，可達(dá)到1MPS，價格也比較適中。綜上所述，考慮選擇方案一，因為它的性價比比較高。2、溫度傳感器的選擇 方案一：AD7418，它是美國模擬器件公司推出的單片溫度測量與控制集成電路，具有體積小、編程簡單、使用方便、精確度高且抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，價格也適中。方案二：AD590，它是由美國ANALO G DEV ICES 公司推出的，具有精度高、價格低、不需輔助電源、線性好等特點(diǎn)，但是它要結(jié)合差分放大器和A/D轉(zhuǎn)換器才能使用，需要原件比較多。 方案三：DS18B20，它是由美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的。它可以直接通過總線供電，無需額外電源，還具有成本低、體積小、可靠性高等特點(diǎn)。 綜上所述，選用DS18B20比較好，且由它組成的溫度測控系統(tǒng)也比較方便。 3、無線模塊的選擇 方案一：CC1000，它是由Chipcon公司推出的，集成了射頻發(fā)射、射頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制解調(diào)、可編程控制等多種功能。它具有使用方便、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，但是它的精確度和效率都較低。 方案二：nRF903，它是由Nordic公司推出的，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、靈敏度高、功耗低等特點(diǎn)。 方案三：nRF24L01，它的抗干擾能力強(qiáng)，很適合工業(yè)控制等場合使用，還能滿足多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信需要。它的功耗也比較低，工作電壓在1.9 V- 3.6 V ，待機(jī)模式下狀態(tài)僅為1uA ，此外它可以直接接各種單片機(jī)使用，編程也非常方便。綜上所述，還要考慮到無線模塊與單片機(jī)的工作電壓是否匹配，就這點(diǎn)nRF903不是很理想，所以相比之下還是選擇nRF24L01比較好。4、顯示器的選擇方案一：LCD12864，它是一款通用的液晶顯示屏，不僅能夠顯示比較常用的漢字及ASCII碼，還能夠描點(diǎn)畫線，繪制圖片，能展現(xiàn)出比較理想的結(jié)果。 方案二：LED7段數(shù)碼顯示管顯示，它的成本低，容易顯示控制，但是不能顯示字符，只能顯示數(shù)字及簡單的字母和符號，且最多只有7位。方案三：LCD1602，它是一款比較通用的字符液晶器，只能顯示字符、數(shù)字等信息，不能顯示漢字，而且價格便宜，容易控制。 綜上所述，決定選用操作最簡單，成本最低，且性價比較高的LCD1602。2.3軟件系統(tǒng)設(shè)計方案該軟件系統(tǒng)分為兩部分，一個是傳送模塊，一個是接收模塊。其程序主要框圖分別如下圖2-3和圖2-4所示。 圖2-3傳送模塊程序框圖 圖2-4接收模塊程序框圖第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計 3.1.1 AT89S52單片機(jī)AT89S52是使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造的一種低功耗、高性能的微控制器，它具有較高的穩(wěn)定性和抗干擾性。它的主要性能有：1、與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；5、三級加密程序存儲器；6、32個可編程I/O口線；7、三個16位定時器/計數(shù)器；8、8個中斷源；9、全雙工UART串行通道；10、低功耗空閑和掉電模式；11、掉電后中斷可喚醒；12、看門狗定時器；13、雙數(shù)據(jù)指針；14、掉電標(biāo)識符。3.1.2 AT89S52單片機(jī)引腳功能 單片機(jī)實物圖及引腳功能圖分別可見圖3-1和3-2 圖3-1 AT89S52實物圖 圖3-2 AT89S52引腳圖P0口是一個雙向I/O口，具有8位的漏極開路。作為輸出口，它的每一位都能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當(dāng)P0端口寫“1”時，引腳就被用作高阻抗輸入； 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址復(fù)用；在flash編程時，P0口也常常用來接收指令字節(jié)；在校驗程序時，P0口用來輸出指令字節(jié)。P1口是一個8位雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻，其輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。當(dāng)P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，此時P1口就可以作為輸入口使用；當(dāng)P1口作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，就會輸出電流。 此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入。當(dāng)flash編程和校驗時，P1口接收低8位的地址字節(jié)。 表3-1 P1口各引腳的第二功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口是一個8位雙向I/O口，同樣具有內(nèi)部上拉電阻。P2的輸出緩沖器能夠驅(qū)動4個TTL邏輯電平。當(dāng)P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時P2口可以作為輸入口使用，當(dāng)P2口作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，就會輸出電流。 當(dāng)訪問外部程序存儲器或者用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器的時候時，P2口就會送出高8位地址。當(dāng)使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，P2口就會輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 當(dāng)flash編程和校驗時，P2口也會接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口是一個8位雙向I/O口，也具有內(nèi)部上拉電阻，P3輸出緩沖器同樣能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。當(dāng)P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，這樣就可以作為輸入口使用；當(dāng)P3口作為輸入端使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，也將輸出電流。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。此外P3口也能作為AT89S52特殊功能即第二功能使用。 表3-2 P3各口引腳的第二功能 引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2、P3.3INT0（外部中斷0）P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） RST: 就是復(fù)位輸入。當(dāng)晶振工作時，RST腳將持續(xù)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。等待看門狗計時完成后，RST腳就會輸出96個晶振周期的高電平。然而，特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位卻可以使此功能無效，在DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：是地址鎖存控制信號3.2無線傳送接收模塊3.2.1 nRF24L01模塊的基本特性1.免許可證使用支持六路通道的數(shù)據(jù)接收2.低工作電壓：1.93.6V低電壓工作3.高速率4.多頻點(diǎn)：頻點(diǎn)多達(dá)125，滿足了多點(diǎn)通信和跳頻通信需要5.超小型6.低功耗7.低應(yīng)用成本8.便于開發(fā)9.自動重發(fā)功能，自動檢測和重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包，重發(fā)時間及重發(fā)次數(shù)可軟件控制自動存儲未收到應(yīng)答信號的數(shù)據(jù)包自動應(yīng)答功能，在收到有效數(shù)據(jù)后，模塊自動發(fā)送應(yīng)答信號，無須另行編程載波檢測10.固定頻率檢測11.內(nèi)置硬件CRC檢錯和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制12.數(shù)據(jù)包傳輸錯誤計數(shù)器及載波檢測功能可用于跳頻設(shè)置13.可同時設(shè)置六路接收通道地址14.可有選擇性的打開接收通道15.便于嵌入式應(yīng)用3.2.2 nRF24L01的引腳功能 nRF24L01的引腳圖和實物圖分別見下圖3-3和圖3-4。 圖3-3 nRF24L01的引腳圖 圖3-4 nRF24L01的實物圖 表3-3 nRF24L01各引腳功能3.3 DS18B20模塊 溫度傳感器DS18B20是以9位數(shù)字量的形式反映器件溫度數(shù)值的。它通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和DS18B20之間僅需一條連接線，包括地線。它還不需要外部電源，因為用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源都可以從它的數(shù)據(jù)線本身獲得。每個DS18B20都有一個獨(dú)特的片序列號，所以允許多只DS18B20同時連接在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方進(jìn)行溫度采集。這一特性在現(xiàn)代生活中的許多方面都非常有用，比如探測建筑物、檢測機(jī)器的溫度等等。 3.3.1 DS18B20的特性 1.獨(dú)特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通訊 2.每個器件有唯一的64位的序列號存儲在內(nèi)部存儲器 3.簡單的多點(diǎn)分布式測溫應(yīng)用 4.無需外部器件 5.可通過數(shù)據(jù)線供電（供電范圍為3.0V 到5.5V） 6.測溫范圍為-55+125（-67+257） 7. 在-10+85范圍內(nèi)精確度為5 8.溫度以9位數(shù)字量讀出 9.溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms（典型值） 10.用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 11.報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 12.應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)3.3.2 DS18B20的引腳功能 DS18B20的實物圖及引腳圖分別見下圖3-5和圖3-6。 圖3-5 DS18B20的實物圖 圖3-6 DS18B20的引腳圖GND：接地DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳VDD：可選電源電壓3.3.3 DS18B20內(nèi)部框圖圖3-7 DS18B20內(nèi)部框圖3.4 AMS1117穩(wěn)壓器AMS1117是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，在1A電流下壓降為1.2V。AMS1117有兩個版本：固定輸出版本和可調(diào)版本，固定輸出電壓為1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具有1的精度；固定輸出電壓為的精度為。AMS1117內(nèi)部集成過熱保護(hù)和限流電路，是電池供電和便攜式計算機(jī)的最佳選擇。 3.4.1AMS1117穩(wěn)壓器的特點(diǎn)1.固定輸出電壓為1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V和可調(diào)版本，具有1的精度 2.固定輸出電壓為1.2V的精度為2 3.低漏失電壓：1A輸出電流時僅為 1.2V 4.限流功能 5.過熱切斷 6.溫度范圍：-40 1253.4.2 AMS1117穩(wěn)壓器的引腳功能 AMS1117穩(wěn)壓器的實物圖及功能引腳圖見下圖3-8和圖3-9。 圖3-8 AMS1117的實物圖 圖3-9 AMS1117的引腳圖ADJ/GND：接地Vout：輸出電壓Vin：輸入電壓3.4.3 AMS1117內(nèi)部框圖 圖3-10內(nèi)部框圖3.5 LCD1602液晶顯示LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。實物圖見下圖3-11。圖3-11 LCD1602的實物圖（正 反）3.5.1 LCD1602的主要參數(shù) 表3-4 LCD1602的主要參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4.55.5V工作電流2.0mA模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.954.35（WXH）mm 3.5.2 LCD1602的引腳功能 表3-5 LCD1602各引腳的功能1號引腳VSS為地電源2號引腳VDD接5V正電源3號引腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度4號引腳RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器5號引腳R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)6號引腳E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令714號引腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線15號引腳背光源正極16號引腳背光源負(fù)極3.6 整體電路設(shè)計 3.6.1 傳送板電路圖 將單片機(jī)AT89S52跟溫度傳感器DS18B20、穩(wěn)壓器AMS1117、無線模塊nRF24L01之間用導(dǎo)線連接。其中還用到了6個1k的電阻，1個4k7的電阻，1個10k的電阻，1個10F的有極性電容，1個33F的有極性電容,2個33P的無極性電容，1個0.1F的無極性電容，1個12M的振蕩器，1個按鍵開關(guān)。 圖3-12 傳送板電路圖 3.6.2 接收板電路圖 將單片機(jī)AT89S52跟液晶顯示器LCD1602、穩(wěn)壓器AMS1117、無線模塊nRF24L01之間用導(dǎo)線連接。其中還用到了6個1k的電阻，1個2k的電阻，1個1.5k的電阻，1個10k的電阻，1個10F的有極性電容，1個33F的有極性電容,2個33P的無極性電容，1個0.1F的無極性電容，1個12M的振蕩器，1個LED，1個按鍵開關(guān)。 圖3-13 接收板電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1程序的總體設(shè)計4.1.1 傳送板程序總體設(shè)計本系統(tǒng)的發(fā)送模塊是用的溫度傳感器DS18B20采集溫度，經(jīng)單片機(jī)AT89S52收集并處理數(shù)據(jù)后，再由無線模塊nRF24L01傳送到接收端。4.1.2 接收板程序總體設(shè)計 本系統(tǒng)接收模塊是用無線模塊nRF24L01接收發(fā)送模塊傳來的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)AT89S52收集并處理后，再在液晶顯示器LCD1602上顯示。4.2主程序設(shè)計4.2.1采集板主程序 圖4-1 傳送模塊程序流程圖4.2.2接收板主程序 圖4-2 接收模塊程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析5.1 硬件調(diào)試在沒通電之前，先用要用萬用表檢查線路的正確性，尤其要特別注意電源的正負(fù)極，此外還要核對元器件的型號、規(guī)格，以免疏忽用錯元器件導(dǎo)致發(fā)生短路斷路等錯誤。確保無誤后通電，再檢查各器件引腳的電位，看其是否正常，特別要注意單片機(jī)的插座上的各點(diǎn)電位，如果電壓過高，將有可能損壞單片機(jī)仿真器，如果電壓過低，就沒有能力驅(qū)動使其負(fù)載。一切準(zhǔn)備就緒后，斷開電源（除單片機(jī)以外），將設(shè)備與仿真器連接，是為了給軟件調(diào)試做好準(zhǔn)備。硬件實物圖如下圖5-1至5-4。 圖5-1 采集板背面 圖5-2 采集板正面 圖5-3 接收板背面 圖5-4 接收板正面5.2 軟件調(diào)試 首先是將單片機(jī)裝在單片機(jī)開發(fā)板上，然后將單片機(jī)開發(fā)板與信號發(fā)生器的輸出端相連接，同時也將單片機(jī)開發(fā)板與計算機(jī)連接好，再將以編好的程序輸入到Keil平臺，繼而對程序進(jìn)行調(diào)試看看其是否有錯誤提示，如果編譯正確，則燒錄到芯片，最后還要結(jié)合硬件，看其是否能執(zhí)行預(yù)想的任務(wù)，進(jìn)而做進(jìn)一步修改。5.3 環(huán)境模擬及系統(tǒng)調(diào)試 首先將單片機(jī)AT89S52、無線模塊nRF24L01、液晶顯示器LCD1602放入硬件模塊內(nèi)，然后通電，開始調(diào)試。起初應(yīng)有“1116405023 Luyansong”的字樣，然后會有溫度顯示（攝氏度），若將手捏在溫度傳感器DS18B20上，即給DS18B20一定的溫度，顯示的溫度會有所改變。5.4調(diào)試故障及原因分析 在檢查硬件是否正確時，會遇到部分電壓值測出來的不對，經(jīng)過一番檢查，是虛焊導(dǎo)致，還有的就是電阻沒有選對。經(jīng)改正后，電壓值就恢復(fù)正常了。5.5 測試結(jié)果及其分析 整體實物如下圖5-5所示。測試步驟為： 1.接通電源，撥動開關(guān)，液晶顯示器LCD1602上會有“1116405023 Luyansong”的字樣，同時接收板指示燈會亮，如圖5-6所示。 2.兩秒后LCD1602上會顯示“Temperature”和當(dāng)前溫度（攝氏度），如圖5-7所示。 3.用手捏在接收板上的DS18B20三極管上，LCD1602上溫度顯示會升高，放開三極管，溫度則會下降，如圖5-8所示。 4.將采集模塊與接收模塊逐漸分開，觀察無線傳輸與距離的關(guān)系，結(jié)果見下表5-1和表5-2。 5.按動采集板上的按鈕，LCD會跳轉(zhuǎn)到原始頁面，即復(fù)位。 圖5-5 圖5-6 圖5-7 圖5-8以下是在傳輸距離固定的條件下，分別用數(shù)字溫度計和本次設(shè)計的設(shè)備對同一物體進(jìn)行測量，檢查該設(shè)備的準(zhǔn)確性。表5-1 傳輸距離固定時數(shù)字溫度計和該設(shè)備對同一物體測量的數(shù)據(jù) 注：本次傳輸距離為30cm，物體為塑料一次性杯子裝的溫水，不同時間段進(jìn)行測量。設(shè)備上LCD1602的溫度顯示數(shù)字溫度計的顯示39.639.435.235.033.834.128.628.722.322.515.916.2 以下是在逐漸增加采集模塊與接收模塊之間的距離，到達(dá)一個距離測一次溫度的情況下測得的數(shù)據(jù)。表5-2 不同傳輸距離下對溫度的檢測 注：本次測的是手溫采集模塊與接收模塊的距離（m）LCD1602上的溫度顯示0.500.51.014.51.518.22.025.12.528.73.029.13.329.43.529.63.829.64.029.64.329.6第6章 結(jié)論根據(jù)表5-1可以看出，該設(shè)備的溫度測量誤差在0.5左右，還是比較準(zhǔn)確的。根據(jù)表5-2可以看出，此nRF24L01的有效傳輸距離大概只有3.5米左右，隨著傳輸距離的慢慢增加，在3.5米之前，傳輸都還是有效的，能看出LCD1602的溫度顯示變化，為了溫度改變的比較明顯，我會隨著距離增加，適當(dāng)增加手碰在溫度傳感器DS18B20上的時間。但是從表格5-2中可以看出，在3米以后，LCD1602上的溫度就不再改變了，說明已經(jīng)超出了有效的傳輸時間，傳輸無效了?？傮w來說，本次設(shè)計是成功的。參考文獻(xiàn)1 張維君，王珠忠，索世文，基于PC機(jī)串口與DS18B20的單線多點(diǎn)溫度測量J.儀表技術(shù)與傳感器，2009，（4）2 李建蘭，邵建龍，張志宏，呂英英，羅景文，基于STC12C系列單片機(jī)的DS18B20編程J.理論與方法，2009，28（1）3 陳蕾,鄧晶,仲興榮，單片機(jī)原理與接口技術(shù)M，北京電子工業(yè)出版社,2012:318.4 薛小玲,劉志群,賈俊榮，單片機(jī)接口模塊應(yīng)用于開發(fā)實例詳解M，北京航空航天大學(xué)出版社,2010:221.5 陳海宴，51單片機(jī)原理及應(yīng)用M，北京航空航天大學(xué)出版社，2010:182.6 金發(fā)慶，溫度傳感器，機(jī)械工業(yè)出版社，2010,67 吳建平,傳感器原理及應(yīng)用M機(jī)械工業(yè)出版社,2012:272.8 史健芳 陳惠英 李鳳蓮，電路分析技術(shù)， 2012,109 范博，現(xiàn)代無線通信電路設(shè)計與實現(xiàn)，機(jī)械工業(yè)出版社，2009,110 喻金錢 短距離無線通信詳解，北京航空航天大學(xué)出版社，2009,411 樊昌信，通信原理M,北京：國防工業(yè)出版社，201212 J. David Irwin & Robert M. Nelms，Basic Engineering Circuit AM，英國：John Wiley & Sons Ltd致 謝 首先感謝我在大學(xué)期間，班主任、各科任課老師以及同學(xué)們對我的幫助，讓我學(xué)會了許多東西，同時也很享受我的大學(xué)時光。 歷時將近兩個月的時間，我終于寫完了這篇論文。非常感謝指導(dǎo)老師吳文明老師，他是一名優(yōu)秀的、經(jīng)驗豐富的教師，為我答疑解惑，對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的教我如何做出完美的實物和論文。此外，我還要特別感謝我的舍友，我們經(jīng)常互相交流論文，希望能夠共同進(jìn)步，她們給了我許多寶貴意見，在生活上也很關(guān)心我。我還要感謝數(shù)位學(xué)者們，在本篇論文中，我引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我想我將很難完成本篇論文的寫作。最后，我還要感謝我的母親，是她給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)條件。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和同學(xué)批評和指正！附 錄1、 傳送程序 #include #include typedef unsigned char uchar;typedef unsigned char uint;sbit MISO=P25;sbitSCK =P26;sbitCE =P27;sbitCSN=P20;sbit MOSI=P21;sbitIRQ=P22;sbitled=P33;sbit DQ=P10 ;uchar seg10=0xC0,0xCF,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90; uchar seg110=0x40,0x4F,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10; uchar data temp_data2=0x00,0x00;uchar dispaly20;uint bdata sta; sbitRX_DR=sta6;sbitTX_DS=sta5;sbitMAX_RT=sta4;#define TX_ADR_WIDTH 5 #define RX_ADR_WIDTH 5 #define TX_PLOAD_WIDTH 20 #define RX_PLOAD_WIDTH 20uint const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01;uint const RX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01;#define READ_REG 0x00 #define WRITE_REG 0x20 #define RD_RX_PLOAD 0x61 #define WR_TX_PLOAD 0xA0 #define FLUSH_TX 0xE1 #define FLUSH_RX 0xE2 #define REUSE_TX_PL 0xE3 #define NOP 0xFF #define CONFIG 0x00 #define EN_AA 0x01 #define EN_RXADDR 0x02 #define SETUP_AW 0x03 #define SETUP_RETR 0x04 #define RF_CH 0x05 #define RF_SETUP 0x06 #define STATUS 0x07 #define OBSERVE_TX 0x08 #define CD 0x09 #define RX_ADDR_P0 0x0A #define RX_ADDR_P1 0x0B #define RX_ADDR_P2 0x0C #define RX_ADDR_P3 0x0D #define RX_ADDR_P4 0x0E #define RX_ADDR_P5 0x0F #define TX_ADDR 0x10 #define RX_PW_P0 0x11 #define RX_PW_P1 0x12 #define RX_PW_P2 0x13 #define RX_PW_P3 0x14 #define RX_PW_P4 0x15 #define RX_PW_P5 0x16 #define FIFO_STATUS 0x17 /*NRF24L01函數(shù)申明*void Delay(unsigned int s);void inerDelay_us(unsigned char n);void init_NRF24L01(void);uint SPI_RW(uint uchar);uchar SPI_Read(uchar reg);void SetRX_Mode(void);uint SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value);uint SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars);uint SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars);unsigned char nRF24L01_RxPacket(unsigned char* rx_buf);void nRF24L01_TxPacket(unsigned char * tx_buf);/*