基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、 PAGE9 / NUMPAGES64本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)燕 山 大 學(xué)2015年 6月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)：11級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生 ：學(xué) 號(hào)：1指導(dǎo) 教師：答辯 日期：2015年6月26日 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系學(xué)號(hào)1101030學(xué)生專 業(yè)班 級(jí)精儀11-2題目題目名稱基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì) （）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）。2.文管類（ ）；3.外語

2、類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）。題目類型1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（） 2.論文（ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（） 主要容1.掌握溫度測(cè)量原理與控制方法2. 溫度采集單元設(shè)計(jì)3. 溫度控制單元設(shè)計(jì)基本要求1.按電氣工程學(xué)院本科生學(xué)位論文撰寫規(guī)的要求完成設(shè)計(jì)說明書一份（不少于2萬字），A0圖紙。2.說明書與插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形與文字符號(hào)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。3按學(xué)院指定的地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。參考資料1.數(shù)據(jù)采集相關(guān)資料2.控制理論相關(guān)知識(shí)3.STM32相關(guān)知識(shí)周 次14周58周912周1316周17周應(yīng)完成的容查閱資料，學(xué)習(xí)信號(hào)采集相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)總

3、體設(shè)計(jì)溫度采集與控制單元設(shè)計(jì)撰寫論文制作PPT,準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師： 王娜職稱：講師 2014年12月30日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要溫度是工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的被控參數(shù)之一。溫度監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位。隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用STM8單片機(jī)作為控制單元，采用溫度傳感器DS18B20和無線收發(fā)模塊CC1101對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程無線測(cè)量與控制。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)系統(tǒng)，即主系統(tǒng)和從系統(tǒng)。主系統(tǒng)完成對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定溫度值、設(shè)定值顯示、實(shí)際值顯示、失控報(bào)警和接收數(shù)據(jù)功能。從系統(tǒng)完成溫度采集、溫度控制和發(fā)送數(shù)據(jù)功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

4、單實(shí)用、功能齊全，通用性強(qiáng)，可被應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。它可使操作人員與惡劣的工作環(huán)境分離開來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞STM8單片機(jī)；DS18B20溫度傳感器；CC1101AbstractTemperature is one of the common parameters in the production of industry and agriculture. Temperature monitoring plays a very important role in industrial production. With the development of micr

5、o electronics technology and communication technology, remote monitoring and remote control has been widely used. This design uses STM8 microcontroller as the control unit, the use of temperature sensor DS18B20 and wireless transceiver module CC1101 to test the field temperature data for remote wire

6、less measurement and control.The whole system consists of two systems, the main system and subsystem. The main system is completed to set the temperature value of the test site, set the value of the display, the actual value of the display, the alarm and receive data function. Subsystem to complete

7、the temperature collection, temperature control and send data function.The system is simple, practical, complete and versatile, which can be used in many industrial fields. It can separate the operating personnel from the bad working environment, realize the production automation and improve the pro

8、duction efficiency.KeywordsSTM8 SCM; DS18B20 temperature sensor; CC1101 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc211674584摘要 PAGEREF _Toc211674584 h IHYPERLINK l _Toc211674585Abstract PAGEREF _Toc211674585 h IIHYPERLINK l _Toc211674586第1章 緒論 PAGEREF _Toc211674586 h 1HYPERLINK l _Toc2116745871.1 引言 PAGERE

9、F _Toc211674587 h 1HYPERLINK l _Toc2116745871.2研究背景與意義 PAGEREF _Toc211674587 h 1HYPERLINK l _Toc2116745871.3 國外研究動(dòng)態(tài)2HYPERLINK l _Toc2116745871.4社會(huì)影響3HYPERLINK l _Toc2116745871.5研究容4HYPERLINK l _Toc211674586第2章 設(shè)計(jì)方案的選擇與論證5HYPERLINK l _Toc2116745872.1 溫度采集模塊方案與論證5HYPERLINK l _Toc2116745872.2 無線模塊的選擇方案

10、與論證5HYPERLINK l _Toc2116745872.3顯示模塊的方案與論證62.HYPERLINK l _Toc2116745874工程造價(jià)7HYPERLINK l _Toc2116745872.5本章小結(jié)7HYPERLINK l _Toc211674586第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)8HYPERLINK l _Toc2116745873.1 系統(tǒng)硬件概述8HYPERLINK l _Toc2116745873.2主要單元模塊設(shè)計(jì)9 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.1 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)9 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.2溫度傳感器設(shè)計(jì)1

11、0 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.3無線傳輸單元設(shè)計(jì)13 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.4顯示模塊設(shè)計(jì)15 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)17 3.HYPERLINK l _Toc2116745872.6溫度調(diào)節(jié)控制模塊設(shè)計(jì)183.HYPERLINK l _Toc2116745873本章小結(jié)20HYPERLINK l _Toc211674586第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)21HYPERLINK l _Toc2116745874.1系統(tǒng)總程序設(shè)計(jì)21HYPERLINK l _Toc2116745874.2液

12、晶屏顯示程序設(shè)計(jì)23HYPERLINK l _Toc2116745874.3鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)27 HYPERLINK l _Toc211674587 4.4無線收發(fā)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)304.HYPERLINK l _Toc2116745875本章小結(jié)32HYPERLINK l _Toc211674593結(jié)論33HYPERLINK l _Toc211674594參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc211674594 h 34HYPERLINK l _Toc211674595致35附錄1 實(shí)物圖附錄2 程序第1章 緒論1.1 引言溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉與到我們生活的各種領(lǐng)域。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科研

13、、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對(duì)溫度的監(jiān)控。溫度傳感器在和其他的儀器設(shè)備配合使用中，可以有效提高的產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，改善生活環(huán)境，因此，必須采取有效的措施去監(jiān)控溫度變化。但是現(xiàn)在溫度監(jiān)控方面存在諸多問題，比較突出的問題是采用人工定時(shí)采樣溫度的方法，極大的限制的效率的最優(yōu)化。人工采樣效率低，成本高，也不能隨時(shí)監(jiān)控溫度變化，因而，采用基于單片機(jī)的無線溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)，采用CC1101無線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)傳輸單元，采用DS18B20型數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集單元，并且具有顯示、報(bào)警、溫度控制等功能，較好的解決了存在的問題。1.2 研究背景和意義溫度是工

14、、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的被控參數(shù)之一?，F(xiàn)實(shí)生活中無處不存在溫度控制。比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室大棚、酒窖發(fā)酵、無土栽培；工業(yè)生產(chǎn)中的食品加工、化工制藥等，無處不存在到對(duì)溫度的監(jiān)督控制，可見，溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。并且隨著科技的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，對(duì)溫度控制的效率和精度的要求也越來越高。近年來，溫度監(jiān)控領(lǐng)域正在發(fā)生著巨大變化，溫度的監(jiān)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不再僅僅局限于近距離或者人工直接的監(jiān)控，而是逐漸改進(jìn)發(fā)展成為遠(yuǎn)距離的控制，這就產(chǎn)生了遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。 遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控的通信方式多種多樣，如通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線電等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。每一種通信方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。利用無線電通信，方便、靈

15、活，而且經(jīng)濟(jì)。它不需要像有線網(wǎng)絡(luò)控制耗費(fèi)巨大的通信資源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。 在溫度控制的方法上，傳統(tǒng)的控制方法(包括經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制)在處理具有非線形或不精確特性的被控對(duì)象時(shí)十分困難。而溫度系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)，較大的純滯后可引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到溫度值。這種方法速度慢，而且精度不是很高。綜合上面的考慮，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了基于無線電通信的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)與日常生活中常常需要用到溫度控制，早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級(jí)的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度

16、控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房與家庭生活中都會(huì)見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。 近年來，單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防，科研以與日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度采集的方法不僅費(fèi)時(shí)，而且精度差滿足不了各行業(yè)對(duì)于溫度數(shù)據(jù)提高精度，設(shè)備高可靠性的需求。單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度數(shù)據(jù)的采集和處理得到了很好的解決。選擇適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)和溫度傳感器以與前端處理電路，可以獲得較高的測(cè)量精度，不但方便快捷，成本低廉，省事省力，而且大幅度提

17、高了測(cè)量精度。1.3 國外研究動(dòng)態(tài) 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)，它與人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系。早在 2000 多 年前，人類就開始為檢測(cè)溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測(cè)溫度。在人類 社會(huì)中， 無論工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、 商業(yè)、 科研、 國防、 醫(yī)學(xué)與環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系1。 隨著國外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度監(jiān)控技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步。溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。另一部分是電子裝置，它主要完成對(duì)信號(hào)的接收、處理、對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制、溫度顯示等功能。對(duì)應(yīng)于不同的溫度段與測(cè)量精度要求，測(cè)溫裝置也不盡一樣，從傳感器方面看，己出現(xiàn)有各種金屬材料、非

18、金屬材料、半導(dǎo)體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高的芯片或元件組成電路。對(duì)于測(cè)點(diǎn)較多，并具有報(bào)警、巡測(cè)、控制等多功能測(cè)溫裝置，一般采用單片機(jī)電路。目前的溫度檢測(cè)技術(shù)原理很多，大致包括以下幾種:(1)物體熱脹冷縮原理(2)熱電效應(yīng)(3)熱阻效應(yīng)(4)利熱輻射原理。 傳統(tǒng)的溫度傳感器(如,熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關(guān)等)雖然有著各自不可替代的優(yōu)點(diǎn),但由于自身因自熱效應(yīng)影響了測(cè)量精度,從而制約了它們?cè)谖⑿突叨穗娮赢a(chǎn)品中的應(yīng)用1。與之相比較,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時(shí)間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),無論是電壓、電流還是頻率輸出,

19、在相當(dāng)大的溫度圍( - 55150 )都與溫度成線性關(guān)系,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。目前,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度圍還限于- 50150 。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用圍,以與智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。 目前國外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測(cè)量首先是由溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。測(cè)溫儀器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測(cè)量的過程就是通過溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號(hào),傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有: 膨脹、電阻、電容、熱電動(dòng)勢(shì),磁性能、頻率、光學(xué)特性與熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新型溫

20、度傳感器還會(huì)不斷出現(xiàn),目前,國外通用的溫度傳感器與測(cè)溫儀大致有以下幾種: 熱膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶、輻射式測(cè)溫儀表、石英溫度傳感器測(cè)溫儀。1.3社會(huì)影響隨著時(shí)代的進(jìn)步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對(duì)溫度的監(jiān)控。溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉與到我們生活的各種領(lǐng)域。工業(yè)上，常到液體加熱，比如電鍍廠的電鍍液有溫度要求，需要加熱或者冷卻；再比如注塑機(jī)的模具溫控機(jī)也有循環(huán)水溫度加熱的要求；這些加熱都要求溫度控制精準(zhǔn)，波動(dòng)圍小，靠人工是一定不行的，只能用自動(dòng)溫度控制。一般用測(cè)溫探頭（比如鉑電阻、熱電偶等）對(duì)液體進(jìn)行測(cè)溫，變換成其它信號(hào)接入溫控儀表，再通過溫控儀表來顯示溫度，并

21、控制加熱或者冷卻設(shè)備或者儀器的起停，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)作為21 世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效的基本條件和重要保證，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的有效手段，對(duì)鋼鐵、石化、冶金、電力、紡織等支柱性產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要作用，其技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約在1:4 至1:6之間2?，F(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求安全生產(chǎn)，將測(cè)量人員與數(shù)據(jù)的采集現(xiàn)場(chǎng)分離能有效的降低工程作業(yè)的危險(xiǎn)指數(shù)。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控符合現(xiàn)代社會(huì)安全生產(chǎn)的原則。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控室對(duì)操作人員的一個(gè)保護(hù)傘，從根本上隔離

22、了采集現(xiàn)場(chǎng)和操作人員。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施開發(fā)，不僅能有效的提高效率，還能解放勞動(dòng)力，優(yōu)化勞動(dòng)資源。在工業(yè)生產(chǎn)中，無線溫度監(jiān)控能夠有效的提高生產(chǎn)效率，改變以往的溫度采集方式，使溫度采集更為方便可靠。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如酒莊發(fā)酵、溫室大棚等，遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控也發(fā)揮著重要的作用。遠(yuǎn)程溫度的自動(dòng)控制也能很好的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量，在農(nóng)業(yè)自動(dòng)水平道路上具有突出的1.4 研究容和結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過大量查閱資料和研究，最終確定采用STM8為主控芯片，DS18B20作為溫度采集芯片，CC1101作為無線接收和發(fā)射模塊，采用QC1602液晶屏進(jìn)行顯示。該系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成，發(fā)射系統(tǒng)

23、進(jìn)行溫度采集以與數(shù)據(jù)發(fā)射，接收系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)接收處理并顯示出來。該系統(tǒng)具有溫度過限報(bào)警功能，設(shè)有4個(gè)獨(dú)立按鍵，分別進(jìn)行溫度高低限定值的選擇、設(shè)定，清除報(bào)警聲和報(bào)警燈。該系統(tǒng)具有操作方便，遠(yuǎn)距離操控，功能多樣，電路簡(jiǎn)潔，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，符合電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，有很廣闊的市場(chǎng)前景。主要解決下列幾點(diǎn)問題（1）數(shù)據(jù)采集是否長(zhǎng)期準(zhǔn)確無誤。數(shù)據(jù)采集是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。（2）數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸（無線收發(fā))模塊能否與時(shí)準(zhǔn)確無誤的傳輸數(shù)據(jù)問題。（3）按鍵設(shè)定系統(tǒng)能否長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的完善問題。第2章 設(shè)計(jì)方案的選擇和論證2.1 溫度采集模塊選擇方案與論證方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一

24、個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)方案需用A/D轉(zhuǎn)換電路，增加了線路的復(fù)雜程度，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。因此此方案不可行。方案二：采用DS18B20。DS18B20的數(shù)字溫度輸出通過1-Wire總線，又稱為“一線”總線，這種獨(dú)特的方式可以使多個(gè)DS18B20方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大的可能性。DS18B20 的測(cè)溫圍-55125，分辨率最大可達(dá)0.0625 。DS18B20 可以直接讀出被測(cè)溫度值。而且采用3 線制與單片機(jī)相

25、連，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。一線總線將獨(dú)特的電源和信號(hào)復(fù)合在一起，并僅使用一條線，每個(gè)芯片都有唯一的編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)化的溫度感知，零功耗等待等特點(diǎn)。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、測(cè)數(shù)距離、分辨率等方面比其他溫度傳感器有了很大的進(jìn)步。DS18B20直接輸出數(shù)字溫度值，不需要校正，因此選擇此方案。2.2 無線收發(fā)模塊的選擇方案與論證方案一：采用TX315A-T01和TX315A-R01的無線收發(fā)模塊。應(yīng)用目前最先進(jìn)的聲表面波器件和數(shù)據(jù)專用ASK超外差式單片接收電路開發(fā)生產(chǎn)了TX31

26、5系列模塊電路，其中含有RF、TF、DATA等高頻、中頻、數(shù)字處理電路。TX315A可應(yīng)用于無線遙控、數(shù)據(jù)傳送、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、無線鍵盤操作系統(tǒng)、警戒系統(tǒng)。TX315A由TX315A-T01發(fā)射組件和TX315A-R01接收組件兩部分組成，因其頻率絕對(duì)一致，故在使用時(shí)可隨意增加發(fā)射和接收組件，以組成所需的功能系統(tǒng)。此系統(tǒng)用此模塊很好，但是這個(gè)模塊的價(jià)格太昂貴，所以放棄此方案。方案二：CC1101是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計(jì)。其主要針對(duì)工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以與短距離無線通信設(shè)備(SRD)。CC1101可提供對(duì)數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RS

27、SI)、空閑信道評(píng)估(CCA)、鏈路質(zhì)量指示以與無線喚醒(WOR)的廣泛硬件支持3。CC1101在代碼、封裝和外引腳方面均與CC1101兼容，可用于全球最為常用的開放式低于1GHz頻率的RF設(shè)計(jì)。 工作電壓圍：1.9V3.6V，與數(shù)據(jù)采集模塊工作電壓協(xié)調(diào)，待機(jī)模式下電流僅為200nA。 工作溫度圍：-40+85足夠滿足設(shè)計(jì)要求。而且價(jià)格相對(duì)其他無線模塊較低，易于購買，因此選擇此方案。2.3 顯示模塊的選擇方案與論證方案1：LCD顯示器LCD1602 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)

28、陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全一樣的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。方案2：八段數(shù)碼管 LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8

29、”字型的器件，引線已在部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽極數(shù)碼管的部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。 由項(xiàng)目要求可知，我們的顯示裝置要顯示實(shí)時(shí)的光照度和預(yù)定的光照度，顯示的數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，我們采取數(shù)碼管分段顯示或者分時(shí)顯示都能達(dá)到顯示效果，而且數(shù)碼管控制原理簡(jiǎn)單明

30、了，易于控制，成本低，綜上所述我們選擇數(shù)碼管作為顯示裝置。2.4工程造價(jià)本次設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)，CC1101無線傳輸模塊，DS18B20傳感器模塊等模塊，具體開支見下邊的表2-1工程造價(jià)。表2-1工程造價(jià)器件數(shù)量（個(gè)）單價(jià)（元）合計(jì)(元)STM8開發(fā)板277154DS18B2028.516CC110121632LED顯示屏15.55.5排線22.55pl2303下載線17.37.3在調(diào)試過程中，燒毀DS18B20溫度傳感器一個(gè)。最后的工程造價(jià)合計(jì)為： 77*2+8.5*2+16*2+5.5+2.5*2+7.3=219.8元共計(jì)219.8元人民幣。2.5本章小結(jié)最終方案確定為采用單片機(jī)芯片STM8

31、作為主控制芯片，DS18B20數(shù)字溫度傳感，CC1101作為無線收發(fā)模塊，QC1602A作為顯示模塊，采用蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行采集，副控芯片STM8對(duì)采集溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊CC1101，主系統(tǒng)的接受模塊CC1101接受數(shù)據(jù)送給主控芯片STM8，STM8對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度進(jìn)行顯示；另外，可以人工通過獨(dú)立鍵盤對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控，先設(shè)定好規(guī)定的溫度圍，當(dāng)采集的溫度超過此圍時(shí)，蜂鳴器響，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管，通過按鍵選擇，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警、發(fā)光報(bào)警與聲光同時(shí)報(bào)警。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件概述系統(tǒng)硬件電路主要

32、分為：?jiǎn)纹瑱C(jī)STM8主、從系統(tǒng)、接收電路、顯示電路、鍵盤電路、溫度采集電路、發(fā)射電路，繼電器控制。溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行采集，副控芯片STM8對(duì)采集溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊CC1101，主系統(tǒng)的接受模塊CC1101接受數(shù)據(jù)送給主控芯片STM8，STM8對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度進(jìn)行顯示；另外，可以人工通過獨(dú)立鍵盤對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控，先設(shè)定好規(guī)定的溫度圍，當(dāng)采集的溫度超過此圍時(shí)蜂鳴器響同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管，通過按鍵選擇，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警、發(fā)光報(bào)警與聲光同時(shí)報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)溫度不在設(shè)定圍時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，時(shí)刻顯示著現(xiàn)場(chǎng)的溫度值。設(shè)計(jì)總框圖如圖3-1所示。溫度采集STM

33、8單片機(jī)（從）STM8單片機(jī)（主）液晶顯示聲光報(bào)警獨(dú)立鍵盤無線收發(fā)無線收發(fā)繼電器 圖3-1 總設(shè)計(jì)框圖3.2 主要單元模塊設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用STM8S105xx基礎(chǔ)型系列8位單片機(jī)，如圖3-2。該單片機(jī)提供容量為16K32K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，集成真正的數(shù)據(jù)EEPROM。在STM8S微控制器系列的參考手冊(cè)(RM0016)中，被歸為中密度系列。STM8S105xx基礎(chǔ)型系列所有的單片機(jī)具有以下性能：a.該單片機(jī)具有更低的系統(tǒng)成本，它的部集成真正的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以達(dá)到30萬次的擦寫周期并且高度集成了部時(shí)鐘震蕩器、看門狗和掉電復(fù)位功能。b.該單片機(jī)具有高性

34、能和高可靠性，16MHz CPU時(shí)鐘頻率而且具有強(qiáng)大的I/O功能，擁有分立時(shí)鐘源的獨(dú)立看門狗。c.它可以縮短開發(fā)周期也可根據(jù)具體的應(yīng)用在通用的產(chǎn)品系列中選擇，具有合適的封裝、存儲(chǔ)器大小和外設(shè)模塊的芯片。STM8S105xx基礎(chǔ)型系列所有的單片機(jī)具有完善的文檔和多種開發(fā)工具選擇。d.該系列所有的單片機(jī)具有很強(qiáng)產(chǎn)品可延續(xù)性，最新技術(shù)打造的高水平核和外設(shè)，系列產(chǎn)品廣泛適應(yīng)2.95V5.5V的工作電壓4。圖3-2 STM8S 開發(fā)板2009年3月4日，意法半導(dǎo)體發(fā)布了針對(duì)工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子開發(fā)的微控制器STM8S系列產(chǎn)品。STM8S平臺(tái)打造8位微控制器的全新世代，高達(dá)20 MIPS的CPU性能和2.9

35、5-5.5V 的電壓圍，有助于現(xiàn)有的8位系統(tǒng)向電壓更低的電源過渡。新產(chǎn)品嵌入的130nm非易失性存儲(chǔ)器是當(dāng)前8位微控制器中最先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)之一，并提供真正的EEPROM數(shù)據(jù)寫入操作，可達(dá)30萬次擦寫極限。在家用電器、加熱通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)工具、個(gè)人護(hù)理設(shè)備和電源控制管理系統(tǒng)等各種產(chǎn)品設(shè)備中，新產(chǎn)品配備的豐富外設(shè)可支持精確控制和監(jiān)視功能。功能包括10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最多有16條通道，轉(zhuǎn)換用時(shí)小于3微秒；先進(jìn)的16位控制定時(shí)器可用于馬達(dá)控制、捕獲/比較和PWM功能。其它外設(shè)包括一個(gè)CAN2.0B接口、兩個(gè)U(S)ART接口、一個(gè)I2C端口、一個(gè)SPI端口。下圖3-3是STM8S的引腳圖。

36、圖3-3引腳圖STM8S平臺(tái)的外設(shè)定義與STM32系列32位微控制器一樣。外設(shè)共用性有助于提高不同產(chǎn)品間的兼容性，讓設(shè)計(jì)靈活有彈性。應(yīng)用代碼可移植到STM32平臺(tái)上，獲得更高的性能。STM8S的組件和封裝在引腳上完全兼容，讓開發(fā)人員得到更大的自由空間，以便優(yōu)化引腳數(shù)量和外設(shè)性能。引腳兼容還有益于平臺(tái)化設(shè)計(jì)決策，產(chǎn)品平臺(tái)化可節(jié)省上市時(shí)間，簡(jiǎn)化產(chǎn)品升級(jí)過程。STM8S主要特點(diǎn):a.速度達(dá)20 MIPS的高性能核抗干擾能力強(qiáng)，品質(zhì)安全可靠b.領(lǐng)先的130納米制造工藝，優(yōu)異的性價(jià)比程序空間從4K到128K, 芯片選擇從20腳到80腳，寬圍產(chǎn)品系列系統(tǒng)成本低，嵌EEPROM和高精度RC振蕩器c.開發(fā)容易

37、，擁有本地化工具支持。STM8S主要應(yīng)用包括a.汽車電子：傳感器、致動(dòng)器、安全系統(tǒng)微控制器、DC馬達(dá)、車身控制、汽車收音機(jī)、LIN節(jié)點(diǎn)、加熱/通風(fēng)空調(diào)。 b.工業(yè)應(yīng)用：家電、家庭自動(dòng)化、馬達(dá)控制、空調(diào)、感應(yīng)、計(jì)量?jī)x表、不間斷電源、安全。c.消費(fèi)電子：電源、小家電、音響、玩具、銷售點(diǎn)終端機(jī)、前面板、電視、監(jiān)視設(shè)備。d.醫(yī)療設(shè)備：個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、健身器材、便攜護(hù)理設(shè)備、醫(yī)院護(hù)理設(shè)備、血壓測(cè)量、血糖測(cè)量、監(jiān)控、緊急求助。3.2.2 溫度傳感器設(shè)計(jì)DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等

38、5。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。如圖3-4外部供電模式下的單只DS18B20芯片的連接圖，需要在DQ數(shù)據(jù)口一個(gè)上拉電阻。圖3-4 單個(gè)DS18B20芯片的連接圖DS18B20部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器6。高速暫存存儲(chǔ)器高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放

39、在 高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算： 當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 2是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。DS18B20啟動(dòng)后將進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測(cè)量和AD轉(zhuǎn)換時(shí)，總線控制器發(fā)出44H指令完成溫度測(cè)量和AD轉(zhuǎn)換，DS18B20將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個(gè)字節(jié)的形式存儲(chǔ)到高速暫存器的溫度寄存器中，然后DS18B20繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng)DS18B20芯片由外部電源供電時(shí)，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時(shí)隙”，

40、從而讀出測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)通過總線完成與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通訊（DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中由DQ引腳返回0，轉(zhuǎn)換結(jié)束則返回1。如果DS18B20由寄生電源供電，除非在進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換時(shí)總線被一個(gè)強(qiáng)上拉拉高，否則將不會(huì)有返回值）。DS18B20在完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，會(huì)將溫度值與存儲(chǔ)在TH（高溫 觸發(fā)器）和TL（低溫觸發(fā)器）中各一個(gè)字節(jié)的用戶自定義的報(bào)警預(yù)置值進(jìn)行比較，寄存器中的S標(biāo)志位 指出溫度值的正負(fù)（S=0時(shí)為正，S=1時(shí)為負(fù)），如果測(cè)得的溫度高于TH或者低于TL數(shù)值，報(bào)警條件成立，DS18B20部將對(duì)一個(gè)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位，總線控制器通過發(fā)出報(bào)警搜索命令ECH檢測(cè)總線上所有的DS18B20報(bào)警標(biāo)識(shí),然后對(duì)

41、報(bào)警標(biāo)識(shí)置位的DS18B20將響應(yīng)這條搜索命令。 針對(duì)于DS18B20中TH（高溫觸發(fā)寄存器）和TL（低溫觸發(fā)寄存器），可以找到的代碼資料很少，而如果在某一測(cè)溫系統(tǒng)中需要用到TH和TL寄存器時(shí)， 其實(shí)不必覺得無從下手，總線控制器的讀操作將從位0開始逐步向下讀取數(shù)據(jù)，直到讀完位8，而且TH和TL寄存 器的部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式和片其他寄存器是一樣的，當(dāng)然，針對(duì)TH和TL寄存器的讀寫和其他片寄存器的讀寫也是一樣的，所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng) DS18B20初始化完成后，首先通過總線控制器發(fā)出的B8H指令將EEPROM中保存的數(shù)據(jù)召回到暫存器的TH和TL中，然后通過總線控制器發(fā)出的 “讀時(shí)隙”對(duì)器件暫存器進(jìn)行讀

42、操作，只要將讀到的每8bit數(shù)據(jù)與時(shí)獲取，就可以很容易地通過總線控制器讀出TH和TL寄存器數(shù)據(jù)；總線控制器對(duì)器件的寫 操作原理亦然，只要掌握了其他寄存器的操作編程，就完全可以很容易地對(duì)TH和TL這兩個(gè)報(bào)警值寄存器進(jìn)行讀寫操作。同時(shí)，可以通過48H指 令將TH和TL寄存器數(shù)據(jù)拷貝到EEPROM中進(jìn)行保存7。在由DS18B20芯片構(gòu)建的溫度檢測(cè)系統(tǒng)中，采用達(dá)拉斯公司獨(dú)特的單總線數(shù)據(jù)通訊方式，允許在一條總線上掛載多個(gè)DS18B20，在對(duì)DS18B20的操作和控制中，由總線控制器發(fā)出的時(shí)隙信號(hào)就顯得尤為重要。如下圖所示，分別為DS18B20芯片的上電初始化時(shí)隙、總線控制器從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)隙、

43、總線控制器向DS18B20寫入數(shù)據(jù)時(shí)隙的示意圖， 在系統(tǒng)編程時(shí)，一定要嚴(yán)格參照時(shí)隙圖中的時(shí)間數(shù)據(jù),做到精確的把握總線電平隨時(shí)間（微秒級(jí)）的變化，才能夠順利地控制和操作DS18B20。另外，需要注意到不同單片機(jī)的機(jī)器周期是不盡一樣的，所以，程序中的延時(shí)函數(shù)并不是完全一樣，要根據(jù)單片機(jī)不同的機(jī)器周期有所改動(dòng)。在平常DS18B20程序調(diào)試中,若發(fā)現(xiàn)諸如溫度顯示錯(cuò)誤等故障，基本上都是由于時(shí)隙的誤差較大甚至?xí)r隙錯(cuò)誤導(dǎo)致的,在對(duì)DS18B20編程時(shí)需要格外注意。3.2.3無線傳輸單元設(shè)計(jì)CC1101 是一種低成本真正單片的 UHF 收發(fā)器， 為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計(jì)。電路主要設(shè)定為在 315、433、868

44、和915MHz 的 ISM（工業(yè)， 科學(xué)和醫(yī)學(xué)）SRD（短距離設(shè)備）頻率波段也可以容易地設(shè)置為 300-348MHz、 400-464 MHz 和800-928 MHz 的其他頻率8。RF 收發(fā)器集成了一個(gè)高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。這個(gè)調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) 500kbps。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項(xiàng)，能使性能得到提升。CC1101為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖突、發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評(píng)估、 連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。在該設(shè)計(jì)中，采用CC1101模塊，模塊設(shè)計(jì)原理圖如3-5所示。圖3-6是CC1101與單片機(jī)連接的連接圖，每個(gè)端口都要添加一個(gè)5

45、K的上拉電阻。圖3-5 引腳連接圖圖3-6 無線模塊接線圖C1101在代碼、封裝和外引腳方面均與CC1100兼容。CC1101包含了兩個(gè)CC1100中未使用的輸入信號(hào)衰減位。CC1101可以在最佳靈敏度的低數(shù)據(jù)速率用ADC配置喚醒而不用編寫任何寄存器。為了做到這點(diǎn)CC1100在喚醒后需要編寫TEST寄存器18。CC1101增加了頻率圍。除了在CC1100中所支持的頻段外，CC1101還可以工作在387-400MHz和799-800MHz頻段。 CC1101 的主要操作參數(shù)和 64 位傳輸/接收FIFO（先進(jìn)先出堆棧）可通過 SPI 接口控制。在一個(gè)典型系統(tǒng)里，CC1150和一個(gè)微控制器與若干被

46、動(dòng)元件一起使用。CC1101基于0.18微米 CMOS晶體的Chipcon 的 SmartRF 04 技術(shù) 。TXOFF_MODE/RXOFF_MODE:注意此配置為在數(shù)據(jù)包被發(fā)送/接收后狀態(tài)機(jī)狀態(tài)決定位，僅是在發(fā)生發(fā)送或者接收后動(dòng)作；當(dāng)為IDLE時(shí)發(fā)SRX/STX后狀態(tài)機(jī)不按此配置運(yùn)行9。TX/RX后要校準(zhǔn)。功率放大控制(PATABLE):0X3E為功率寫入地址，0X22為為功率配置寄存器。PATABLE 是一個(gè)8字節(jié)表，定義了8個(gè)PA 功率值。這個(gè)表從最低位（0）到最高位（7）可讀和寫，一次一位。一個(gè)索引計(jì)數(shù)器用來控制對(duì)這個(gè)表的訪問。每讀出或?qū)懭氡碇械囊粋€(gè)字節(jié)，計(jì)數(shù)器就加 1。當(dāng) CSn

47、為高時(shí)，計(jì)數(shù)值置為最小值。當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，計(jì)數(shù)器由零重新開始計(jì)數(shù)。 FREND0.PA_POWER（2：0）從8個(gè)功率值中選擇1個(gè)，且振幅為相應(yīng)數(shù)等級(jí)。電磁波激活(WOR):在WOR濾波使用之前RC振蕩器必須啟用，RC振蕩器是 WOR 定時(shí)器的時(shí)鐘源.在WOR下，收到信號(hào)后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入RX模式.載波感應(yīng)(CS)與RSSI:因此兩配置相互有連系,所以一起論述. RSSI 只能在RX模式下才能有效,作用為對(duì)當(dāng)前信號(hào)質(zhì)量評(píng)估,信號(hào)質(zhì)量可從RSSI寄存器讀出.RSSI信號(hào)強(qiáng)度可從0X34取出.RSSI(信號(hào)強(qiáng)度)計(jì)算公式: 注:此為433M下,結(jié)果為負(fù)數(shù)。RSSI_dBm=(RSSI-256)/2-74

48、 (RSSI=128)RSSI_dBm= (RSSI/2)-74 (RSSI128)CS 只在RX模式下才能有效，當(dāng)信號(hào)質(zhì)量高于設(shè)定門限值時(shí)，CS狀態(tài)將會(huì)被聲明。現(xiàn)在配置為GDO2輸出感應(yīng)狀態(tài).CS門限值計(jì)算公式:默認(rèn)門限值 + (MAGN_TARGET-33) + CARRIER_SENSE_ABS_THR.由AGCCTRL2.MAX_LNA_GAIN AGCCTRL2.MAX_DVGA_GAIN 決定.默認(rèn)門限值表只給了兩個(gè)數(shù)據(jù)速率下的值,其余由自己測(cè).清理信道訪問(CCA):清理信道訪問用來指示當(dāng)前信號(hào)是空閑還是忙。當(dāng)忙時(shí)是否丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù),寄存器MCSM1.CCA_MODE決定是否丟棄.

49、默認(rèn)配置為保留當(dāng)前寄存器中數(shù)據(jù),丟棄下一步要處理數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)FIFO：當(dāng)TX操作時(shí)，由MCU控制，溢出時(shí)CC1101出錯(cuò);當(dāng)RX操作時(shí)，讀空時(shí)CC1101出錯(cuò)。RX FIFO 和 TX FIFO 中的字節(jié)數(shù)也能分別從狀態(tài)寄存器 RXBYTES.NUM_RXBYTES和TXBYTES.NUM_TXBYTES 中讀出4 位 FIFOTHR.FIFO_THR 設(shè)置用來控制FIFO 門限點(diǎn)讀單字節(jié)時(shí)，CSn繼續(xù)保持低。突發(fā)訪問方式允許一地址字節(jié)，然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)，直到通過設(shè)置 CSn 為高來斷訪問。當(dāng)寫操作時(shí)，最后一個(gè)字節(jié)被傳送至 SI 腳后， 被 SO腳接收的狀態(tài)位會(huì)表明在 TX FIFO中只有一

50、個(gè)字節(jié)是空閑10。3.2.4顯示模塊的設(shè)計(jì)液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種11。液晶顯示器各種圖形的顯示原

51、理:線段的顯示點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有 64 行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的 16字節(jié)的容決定，當(dāng)（000H）=FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。這就是 LCD

52、顯示的用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)與每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 1、3

53、、5右邊為 2、4、6根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)與每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)，直到 32B 顯示完就可以 LCD上得到一個(gè)完整漢字。下圖是圖 3-7 引腳圖圖 3-7 引腳圖1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明。無背光和帶背光的在外形上沒有什么區(qū)別，帶背光的液晶屏要比不帶背光的液晶屏厚度上厚一點(diǎn)，其他病什么區(qū)別。下表3-1 是液晶屏的引腳接口說明。表3-1 引腳接口說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2

54、VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第 1 腳：VSS 為地電源。第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/

55、W 共同為低電平時(shí)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(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 714 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光源正極。第 16 腳：背光源負(fù)極。3.2.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)采用蜂鳴器和LED燈結(jié)合報(bào)警。該報(bào)警方式和聲光報(bào)警器有異曲同工之妙。它能夠同時(shí)發(fā)出聲、光二種警報(bào)信號(hào)。這樣的聲光警報(bào)系統(tǒng)能夠很好的滿足客戶的需求。系統(tǒng)蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警

56、器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。壓電式蜂鳴器：壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器與共鳴箱、外殼等組成12。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片與外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞。如圖3-8 蜂鳴器驅(qū)

57、動(dòng)電路。圖3-8 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路蜂鳴器與家用電氣上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的TTL點(diǎn)評(píng)基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，即此一個(gè)管腳很難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音,所以增加了一個(gè)三極管來增加通過蜂鳴器的電流。3.2.6 溫度調(diào)節(jié)控制模塊 接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器13。 在電工學(xué)上，因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象也可用作控制工廠設(shè)備電熱器工作

58、母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。兩個(gè)方面的問題的介紹，一交流接觸器的工作原理、二交流接觸器的使用接法，首先交流接觸器是接觸器的一種，其典型結(jié)構(gòu)分為雙斷點(diǎn)直動(dòng)式(LC1-D/F*)和單斷路轉(zhuǎn)動(dòng)式(LC1-B*)。交流接觸器與繼電控制回路組合，遠(yuǎn)控或聯(lián)鎖相關(guān)電氣設(shè)備。當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失, 動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。交流接觸

59、器的動(dòng)作動(dòng)力來源于交流電磁鐵，電磁鐵由兩個(gè)“山”字形的幼硅鋼片疊成，其中一個(gè)固定，在上面套上線圈，工作電壓有多種供選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面，加上短路環(huán)。交流接觸器在失電后，依靠彈簧復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)去控制接觸器或繼電器，通過繼電器作用就是用小電流來控制大電流負(fù)載，可以遠(yuǎn)距離控制，同時(shí)可以自鎖互鎖，防止誤動(dòng)作造成事故，由于是小電流控制，使得保護(hù)電路簡(jiǎn)單可靠。接觸器和熱繼電器都是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)工作與保護(hù)線路中的器件，它們的作用是電動(dòng)機(jī)出故障或負(fù)載超過額定負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)電流超過額定電流后，熱繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，一般是常閉觸點(diǎn)打開，切斷了給電動(dòng)機(jī)供電的接觸器線圈回路，接觸器開路，切斷了電動(dòng)機(jī)電源

60、，保護(hù)了電動(dòng)機(jī)，避免了損壞。如圖3-9 是單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器電路。圖3-9 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器電路3.3本章小結(jié)本章主要描述介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方法，包括接收電路設(shè)計(jì)、顯示電路設(shè)計(jì)、鍵盤電路設(shè)計(jì)、溫度采集電路設(shè)計(jì)、發(fā)射電路設(shè)計(jì)，繼電器控制設(shè)計(jì)等模塊的設(shè)計(jì)。在其中溫度傳感器模塊設(shè)計(jì)尤其重要，溫度的采集是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)能否設(shè)計(jì)成功，關(guān)鍵在于溫度的采集。另外，該設(shè)計(jì)師遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸也尤其重要，本章節(jié)對(duì)無線傳輸進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。結(jié)合個(gè)人之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，設(shè)計(jì)了無線模塊。溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行采集，副控芯片STM8對(duì)采集溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊CC1101，