基于nRF2401無線模塊的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于nrf2401無線模塊的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2014 年 6 月摘要溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。在工業(yè)、醫(yī)療、軍事和生活等許多地方，都需要用到測(cè)溫裝置來檢測(cè)溫度。傳統(tǒng)直接布線測(cè)量不滿足要求，特別是在某些環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境和戶外環(huán)境，通過直接布線測(cè)量不現(xiàn)實(shí)。因此采用無線傳輸溫度檢測(cè)尤為必要。目前有些設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)無線溫度采集，但價(jià)格過高是其最大的缺點(diǎn)。在實(shí)際溫度控制過程中既要求系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性又需要降低功耗。因此設(shè)計(jì)一種低功耗的無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)很有意義。本文提出一種采用單片機(jī)stc89c52控制ds18b20實(shí)現(xiàn)的無線溫度測(cè)量

2、系統(tǒng)。通過簡(jiǎn)單的無線通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)可靠性與功耗平衡，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)，是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)。低功耗、實(shí)時(shí)性的無線溫度檢測(cè)是該設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)。無線傳輸采用nrf24l01模塊傳輸。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，功耗較低，成本低，是一種無線傳感器的解決方案。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，stc89c52，無線傳輸，nrf24l01，ds18b20abstracttemperature is a very important parameter. in the industrial, medical, military, life and many other places, all need t

3、o use temperature measuring device to detect the temperature. traditional direct wiring measurement does not meet the requirements, especially in some bad industrial environment and outdoor environment, through direct wiring measurement is not reality. so the wireless transmission temperature detect

4、ion is necessary. some design can realize wireless temperature acquisition at present, but the biggest drawback is the high price.the system requires steadily and real-timing and the needs of reducing consumption.so it is very meaningful to design a low-power wireless temperate detecting system.this

5、 article presents a wireless temperate measurement which is achieved by using a stc89c52 mcu to control a ds18b20.the system can realize the remote control of the wireless temperature detection through a simple wireless communication protocol.it can reach the aim of reliability and power balance and

6、 measuring temperature.low power consumption,real-time wireless temperature detection is the biggest advantage.the wireless transmission use nrf24l01 module.the system is a kind of wireless sensor solutions.it is simple structure,reliable and low cost.key word: mcu stc89c52 wireless transmission nrf

7、24l01 ds18b20 目錄1 緒論1 1.1 無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 無線溫度采集系統(tǒng)前景21.4 本文主要研究工作及行文結(jié)構(gòu)32 系統(tǒng)方案分析與選擇論證42.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)42.1.1 主控芯片方案42.1.2 無線通信模塊方案42.1.3 溫度傳感方案42.1.4 顯示模塊方案52.2 系統(tǒng)最終方案53 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計(jì)73.1 stc89c5273.1.1 單片機(jī)控制模塊103.2 單片2.4ghz nrf24l01無線模塊113.2.1 nrf24l01芯片概述113.2.2 引腳功能及描述123.2.3 工作模式133.2.4

8、工作原理133.2.5 配置字143.2.6 nrf24l01模塊原理圖153.3 溫度傳感器 ds18b20163.3.1 ds18b20管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)163.3.2 ds18b20的工作原理183.3.3 ds18b20的硬件設(shè)計(jì)203.4 顯示模塊213.5 系統(tǒng)硬件原理圖214 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)234.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)234.1.1 發(fā)送端軟件設(shè)計(jì)234.1.2 接收端軟件設(shè)計(jì)244.2調(diào)試結(jié)果245 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)展望265.1 無線組網(wǎng)的意義及研究?jī)r(jià)值265.2 通信模型的建立26總結(jié)27附錄29參考文獻(xiàn)42致謝441 緒論1.1 無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的

9、需要，利用無線通信進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活各個(gè)方面。 圖1.1短距離無線通信的應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室內(nèi)，這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問題。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無法鋪設(shè)電纜時(shí)，數(shù)據(jù)甚至無法傳輸，此時(shí)便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測(cè)，還是糧倉的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方

10、法，工作量大，可靠性差。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測(cè)目標(biāo)分散，測(cè)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。當(dāng)前的科技水平下，無線通信技術(shù)的發(fā)展使得溫度采集測(cè)量精確，簡(jiǎn)便易行。在日常生活中，隨著人們生活水平的提高，居住條件也逐漸變得智能化。如今很多家庭都會(huì)安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。以上只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子，在現(xiàn)實(shí)生活中，這種無線溫度采集系統(tǒng)已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事國防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類似于這種溫度采集系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)

11、已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。凡是布線繁雜或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過無線方案來解決。為此，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信，這樣的研究也變得更加有意義了。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前的智能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種溫控制器（mcu）。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)溫度傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及

12、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)等高科技的方向飛速發(fā)展。目前，國內(nèi)外很多溫度采集系統(tǒng)都利用有線通信。因此，在實(shí)際應(yīng)用空間上具有局限性。另外，溫度次啊及系統(tǒng)多采用熱電偶，熱明電阻，鉑電阻和集成電路ad590作為溫度傳感器，這些傳感器的輸出信號(hào)均為模擬信號(hào)，需經(jīng)過放大電路和a/d轉(zhuǎn)換后才能與計(jì)算機(jī)連接，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。本系統(tǒng)中溫度傳感器采用美國dallas公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度集成芯片ds18b20，該芯片可以直接提供單片機(jī)接收的數(shù)字溫度信號(hào)。本系統(tǒng)中溫度采集系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)通信方式，選取nordic公司的nrf24l01無線收發(fā)器完成了對(duì)溫度信號(hào)的無線傳輸。該系統(tǒng)不僅

13、克服了溫度采集系統(tǒng)在試用空間上的局限性，而且大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路。1.3 無線溫度采集系統(tǒng)前景盡管有線溫度傳感器在一定程度上達(dá)到了比較理想的結(jié)果，但因其布線的復(fù)雜，而且存在斷線和短路的隱患和易老化的缺點(diǎn)，給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增大了暖度，一般不被廣泛使用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中迅速得到了應(yīng)用。作為無線通訊產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域，短距離無線通信技術(shù)顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，在安全生產(chǎn)，家用電器，數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域發(fā)揮出越來越重要的作用，甚至在一些特殊情況下，無線數(shù)據(jù)傳輸方式是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈ㄒ环绞?。該系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用效果和良好的應(yīng)用前景。1.4 本文主要研究工作及行文結(jié)構(gòu)本文設(shè)

14、計(jì)了一個(gè)采用了nordic公司新推出的工作于2.4ghz頻段nrf24l01射頻芯片，由stc89c52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。該接口設(shè)計(jì)具有成本低、傳輸速率高、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)有發(fā)送和接收二部分，通過nrf24l01無線數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送部分以單片機(jī)stc89c52為核心，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片ds18b20實(shí)時(shí)采集溫度并通過nrf24l01將采集的溫度無線傳送給接收部分，接收部分以stc89c52為核心，通過nrf24l01接收溫度數(shù)據(jù)然后在數(shù)碼管上顯示。第1章 主要介紹無線溫度采集系統(tǒng)研究的背景意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景。第2章

15、 介紹系統(tǒng)方案分析與選擇。第3章 介紹主要芯片和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第4章 介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試結(jié)果。第5章 介紹無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)展望。2 系統(tǒng)方案分析與選擇論證2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1.1 主控芯片方案方案一：采用傳統(tǒng)的stc89c52單片機(jī)作為主控芯片。此芯片價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便，低功耗，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。方案二：采用ti公司生產(chǎn)的msp430f149系列單片機(jī)作為主控芯片。此單片機(jī)是一款高性能的低功耗的16位單片機(jī)，具有非常強(qiáng)大的功能，且內(nèi)置高速12位adc。但其價(jià)格比較昂貴，而且是tpfq貼片封裝，不利于焊接，需要pcb制板，大大增加了成本和開發(fā)周期。方案三：采用宏晶科技有限公司的stc12c

16、5a60s2增強(qiáng)型51單片機(jī)作為主控芯片。此芯片內(nèi)置adc和spi總線接口，且內(nèi)部時(shí)鐘不分頻，可達(dá)到1mps。而且價(jià)格適中。考慮到此系統(tǒng)需要不用到adc，從性能和價(jià)格上綜合考慮本系統(tǒng)選擇方案一，即用stc89c52作為本系統(tǒng)的主控芯片1。2.1.2 無線通信模塊方案方案一：采用gsm模塊進(jìn)行通信，gsm模塊需要借助移動(dòng)衛(wèi)星或者手機(jī)卡，雖說能夠遠(yuǎn)距離傳輸，但是其成本較大、且需要內(nèi)置sim卡，通信過程中需要收費(fèi)，后期成本較高。方案二：采用ti公司cc2430無線通信模塊，此模塊采用zigbee總線模式，傳輸速率可達(dá)250kbps，且內(nèi)部集成高性能8051內(nèi)核。但是此模塊價(jià)格較貴，且zigbee協(xié)議

17、相對(duì)較為復(fù)雜。方案三：采用nrf24l01無線射頻模塊進(jìn)行通信，nrf24l01是一款高速低功耗的無線通信模塊。他能傳輸上千米的距離（加pa），而且價(jià)格較便宜、，采用spi總線通信模式電路簡(jiǎn)單，操作方便2。考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和程序的復(fù)雜度，本系統(tǒng)采用方案三作為本系統(tǒng)的通信模塊。2.1.3 溫度傳感方案方案一：采用ad590是美國analog devices公司的單片集成兩端感溫電流源。ad590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合由于ad590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。但其需要用到差分

18、放大器放大和a/d轉(zhuǎn)換，需要原件多。方案二：采用美國dallas公司生產(chǎn)的 ds18b20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，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。經(jīng)濟(jì)，方便3,4。使用ds18b20線路簡(jiǎn)單，編程容易，但是比ad590精度低。ad590還需要其它輔助電路，線路復(fù)雜，編程難度大，但是溫度精確?？紤]到電路的設(shè)計(jì)，成本，還有多點(diǎn)通信，本系統(tǒng)選擇方案二，即用ds18b20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。2.1.4 顯示模塊方案方案一：選擇主控為st7920的帶字庫的lcd12864來顯示信息。12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及a

19、scii碼，而且能夠繪制圖片，描點(diǎn)畫線，設(shè)計(jì)成比較理想的結(jié)果5。方案二：采用字符液晶lcd1602顯示信息，1602是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價(jià)格便宜，容易控制。方案三：采用led8段數(shù)碼顯示管顯示，其成本低，容易顯示控制。由于條件限制,本系統(tǒng)選擇了8段數(shù)碼管顯示。2.2 系統(tǒng)最終方案 發(fā)送端：發(fā)送端由溫度傳感器ds18b20，stc89c52單片機(jī)，nrf24l01無線射頻模塊組成。 stc89c52nrf24l01無線模塊ds18b20溫度傳感器 圖2.1 發(fā)送端系統(tǒng)方框圖 接收端： 接收端由stc89c52單片機(jī)，nrf24l01無線射頻模塊,8位數(shù)碼管和串

20、口組成。nrf24l01 無線模塊8位數(shù)碼管 stc89c52 圖2.2 接收端系統(tǒng)方框圖3 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計(jì)3.1 stc89c52單片機(jī)是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運(yùn)算能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（cpu）,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），只讀程序存儲(chǔ)器（rom），輸入輸出電路（i/o口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口（sci），顯示驅(qū)動(dòng)電路（lcd或led驅(qū)動(dòng)電路），脈寬調(diào)制電路(pwm)，模擬多路轉(zhuǎn)換及a/d轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機(jī)上，構(gòu)成一個(gè)最小然而很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事

21、先規(guī)定的任務(wù)?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲(chǔ)容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可靠性高這幾個(gè)方面6。單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微機(jī)控制系統(tǒng)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級(jí)應(yīng)用，和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)用程序，從而使芯片

22、具備特定的智能。stc89c52是一種低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用stc公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。stc89c52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16

23、位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè) 全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器7。引腳圖如圖3.1。此外，stc89c52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 圖3.1 單片機(jī)管腳圖（1）主要功能特性: 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）isp flash rom 32個(gè)雙向i/o口 4.5-5.5v工作電壓 2個(gè)

24、16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部ram 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針（2）stc89c52單片機(jī)引腳介紹:引腳如圖2.1所示，以下是各引腳的說明。vcc：stc89c52 電源正端輸入，接+5v。vss：電源地端。xtal1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸入端。xtal2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在xtal1和xtal2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)皆可以工作了，此外可以在兩個(gè)引腳與地之

25、間加入一20pf的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)8。reset：stc89c52的重置引腳，高電平工作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳點(diǎn)評(píng)提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，stc89c52便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000h處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。ea/vpp：“ea”為英文“external access”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)引腳為低電平后，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用外部的程序代碼（存于外部e2prom中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，ea引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器

26、空間。如果使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部e2prom時(shí)，可以利用此引腳來輸入21v的燒錄高壓（vpp）。port0（p0.0p0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開路電極（open drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此類推。其他三個(gè)i/o端口（p1、p2、p3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0在當(dāng)做i/o用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)ls的ttl負(fù)載。如果當(dāng)ea引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），p0就以多工方式提供地址總線（a0a7）及數(shù)據(jù)總線（d0d7）。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0

27、送出的地址鎖住成為a0a7，再配合端口2所送出的a8a15合成一個(gè)完整的16位地址總線，而定位地址到64k的外部存儲(chǔ)器空間。port1(p1.0p1.7)：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)ls ttl負(fù)載，若將端口1的輸出設(shè)為高電平，使是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，p1.0又當(dāng)作定時(shí)器2的外部緩沖輸入腳，而p。1可以有t2ex功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。port2(p2.0p2.7)：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)ls的ttl負(fù)載，同樣地，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端

28、口來使用。p2除了當(dāng)做一般i/o端口使用外，若是在stc89s52擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)a8a15，這個(gè)時(shí)候p2便不能當(dāng)做i/o來使用了。port3（p3.0p3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)ttl負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?,10,11。其引腳分配如下：p3.0：rxd,串行通信輸入。p3.1：txd,串行通信輸出。p3.2：int0,外部中斷0輸入。p3.3：int1,外部中斷1輸入。p3.4：t0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。

29、p3.5：t1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。p3.6：,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。p3.7：,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。3.1.1 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊由stc89c52最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路。（1）、晶振電路晶振電路由兩個(gè)30pf電容和一個(gè)12mhz晶體振蕩器構(gòu)成，接入單片機(jī)的x1、x2引腳。（2）、復(fù)位電路單片復(fù)位端低電平有效。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.2：圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2 單片2.4ghz nrf24l01無線模塊3.2.1 nrf24l01芯片概述nrf24l01是一款新型單片射頻收發(fā)器件,工作于2.4 ghz2.5 ghz ism頻段。內(nèi)置頻率合成器

30、、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型shockburst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。nrf24l01功耗低,在以-6 dbm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 ma;接收時(shí)，工作電流只有12.3 ma，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便12。 nrf24l01主要特性如下： gfsk調(diào)制； 硬件集成osi鏈路層； 具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能； 片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和crc校驗(yàn)碼；數(shù)據(jù)傳輸率為l mb/s或2mb/s；spi速率為0 mb/s10 mb/s；125個(gè)頻道； 與其他nrf24系列射頻器件相兼容； qfn20引腳4 mm4 m

31、m封裝；供電電壓為1.9 v3.6 v。3.2.2 引腳功能及描述nrf24l01的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： 圖3.3 nrf24l01封裝圖ce：使能發(fā)射或接收; csn，sck，mosi，miso：spi引腳端，微處理器可通過此引腳配置nrf24l01： irq：中斷標(biāo)志位；vdd：電源輸入端； vss：電源地；xc2，xc1：晶體振蕩器引腳; vdd_pa：為功率放大器供電，輸出為1.8 v； ant1,ant2：天線接口；iref：參考電流輸入。3.2.3 工作模式通過配置寄存器可將nrf24l01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表所示。 待機(jī)模式1主要用于

32、降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的；待機(jī)模式2則是在當(dāng)fifo寄存器為空且ce=1時(shí)進(jìn)入此模式；待機(jī)模式下，所有配置字仍然保留。 在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí)nrf24l01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留13。表3.1：nrf24l01四種工作模式模式pwr_upprim_rxcefifo寄存器狀態(tài)接收模式111-發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在tx_fifo寄存器中發(fā)射模式1010停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式2101tx_fifo為空待機(jī)模式11-0無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦?-3.2.4 工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nrf24l01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址tx_addr和

33、有效數(shù)據(jù)tx_pld按照時(shí)序由spi口寫入nrf24l01緩存區(qū)，tx_pld必須在csn為低時(shí)連續(xù)寫入，而tx_addr在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后ce置為高電平并保持至少10s，延遲130s后發(fā)射數(shù)據(jù);若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nrf24l01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址tx_addr一致）14。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，tx_ds置高，同時(shí)tx_pld從tx_fifo中清除;若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(arc)達(dá)到上限，max_rt置高，tx_fifo中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā);max_rt或tx_ds置

34、高時(shí)，使irq變低，產(chǎn)生中斷，通知mcu。最后發(fā)射成功時(shí),若ce為低則nrf24l01進(jìn)入空閑模式1;若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且ce為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射;若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且ce為高，則進(jìn)入空閑模式2。接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nrf24l01配置為接收模式，接著延遲130s進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和crc時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在rx_fifo中，同時(shí)中斷標(biāo)志位rx_dr置高，irq變低，產(chǎn)生中斷，通知mcu去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后接收成功時(shí)，若ce變低，則nrf24l01進(jìn)入空閑模式1。 在寫寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式1

35、5。如下圖，給出spi操作及時(shí)序圖：圖3.4 spi讀操作圖3.5 spi 寫操作3.2.5 配置字 spi口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。與spi相關(guān)的指令共有8個(gè)，使用時(shí)這些控制指令由nrf24l01的mosi輸入。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從miso輸出給mcu。 nrf24l0l所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過spi口訪問。nrf24l01 的配置寄存器共有25個(gè)，常用的配置寄存器如表2所示。 表3.2：常用配置寄存器地址（h）寄存器名稱功能00config設(shè)置24l01工作

36、模式01en_aa設(shè)置接收通道及自動(dòng)應(yīng)答02en_rxaddr使能接收通道地址03setup_aw設(shè)置地址寬度04setup_retr設(shè)置自動(dòng)重發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)間和次數(shù)07ststcus狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(tài)0a0frx_addr_p0p5設(shè)置接收通道地址10tx_addr設(shè)置接收接點(diǎn)地址1116rx_pw_p0p5設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度3.2.6 nrf24l01模塊原理圖 nrf24l01單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振，偏置電阻，去耦電容。圖3.6 nrf24l01單端50射頻輸出電路原理圖3.3 溫度傳感器 ds18b20dallas單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20簡(jiǎn)介新的一線器件體積更小、適用電

37、壓更寬、更經(jīng)濟(jì)dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器。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。ds18b20、 ds1822 一線總線數(shù)字化溫度傳感器 同ds1820一樣，ds18b20也 支持一線總線接口，測(cè)量溫度范圍為 -55c+125c，在-10+85c范圍內(nèi),精度為0.5c。ds1822的精度較差為 2c ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾16。3.3.1 ds18b20管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds18b20的管腳和封裝如下圖3.7：圖3.7 ds18b20引

38、腳及封裝引腳定義： (1)dq為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； (2)gnd為電源地； (3)vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖3.8 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（1）光刻rom中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼。64位光刻rom的排列是：開始8位（28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該ds18b20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc=x8+x5+x4+1）17。光刻rom的作用是使每一個(gè)ds18b20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20的目的。 （2）ds18b2

39、0中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/lsb形式表達(dá)，其中s為符號(hào)位。表3.3 ds18b20溫度值格式表 bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0ls byte232221202-12-22-32-4bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8ms bytesssss262524這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18b20的兩個(gè)8比特的ram中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如

40、果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為07d0h，+25.0625的數(shù)字輸出為0191h，-25.0625的數(shù)字輸出為ff6fh，-55的數(shù)字輸出為fc90h。本系統(tǒng)中沒有對(duì)溫度精度的具體要求，為了轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)單。采用了如下方法：將保存溫度數(shù)據(jù)低8位的28h中的低4位移入保存高8位的29h中的高4位,這樣獲得一個(gè)新字節(jié),這個(gè)字節(jié)就是實(shí)際測(cè)量獲得的溫度。mov a,29hmov c,40h;將28h中的最低位移入crrc amov c,41hrrc amov c,42hrrc amov c,43hrrc amov 29h,a轉(zhuǎn)化后

41、精度為10c。3.3.2 ds18b20的工作原理ds18b20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18b20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18b20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： （1） rom 只讀存儲(chǔ)器，用于存放ds18b20id編碼，其前8位是單線系列編碼（ds18b20的編碼是19h），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的crc碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。ds18b20共64位rom。 （2） ram 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)

42、據(jù)在掉電后丟失，ds18b20共9個(gè)字節(jié)ram，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶e2prom（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)e2prom的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的crc碼。e2prom 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，ds18b20共3位e2prom，并在ram都存在鏡像，以方便用戶操作14?？刂破鲗?duì)ds18b20操作流程： (1)復(fù)位：首先我們

43、必須對(duì)ds18b20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給ds18b20單總線至少480us的低電平信號(hào)。當(dāng)18b20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在1560us后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 (2)存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在1560us后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60240us的低電平信號(hào)。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會(huì)是控制器與18b20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 (3)控制器發(fā)送rom指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，rom指令共有5條，每一個(gè)工作周期

44、只能發(fā)一條，rom指令分別是讀rom數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍rom、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。rom指令為8位長度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻rom進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的id號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18b20芯片時(shí)可以跳過rom指令（注意：此處指的跳過rom指令并非不發(fā)送rom指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。 (4)控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在rom指令發(fā)送給18b20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫ram數(shù)據(jù)、讀ram數(shù)據(jù)、

45、將ram數(shù)據(jù)復(fù)制到e2prom、溫度轉(zhuǎn)換、將e2prom中的報(bào)警值復(fù)制到ram、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18b20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 (5)執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18b20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500us。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18b20的讀寫時(shí)序來操作18,19。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。 當(dāng)主機(jī)收到dsl8b20的響應(yīng)信號(hào)后，便可以發(fā)出rom操作命令之一，這些命令如下：指令代碼 代碼skip rom（跳躍rom指令

46、）cch這條指令使芯片不對(duì)rom編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。read scratchpad （從ram中讀數(shù)據(jù)）beh此指令將從ram中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個(gè)ram數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。convert t（溫度轉(zhuǎn)換）44h收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入ram的第1、2地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出

47、“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持500ms，來維持芯片工作。與ds18b20的所有通訊都是由一個(gè)單片機(jī)的復(fù)位脈沖和一個(gè)ds18b20的應(yīng)答脈沖開始的。單片機(jī)先發(fā)一個(gè)復(fù)位脈沖，保持低電平時(shí)間最少480s，最多不能超過960s。然后，單片機(jī)釋放總線，等待ds18b20的應(yīng)答脈沖。ds18b20在接受到復(fù)位脈沖后等待1560s才發(fā)出應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖能保持60240s。單片機(jī)從發(fā)送完復(fù)位脈沖到再次控制總線至少要等待480 s20,21。讀時(shí)隙需1560 s，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1 s的恢復(fù)時(shí)間。讀時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線至少1 s。dsl8b20在讀時(shí)隙

48、開始15s后開始采樣總線電平。寫時(shí)隙需要1575 s，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1s的恢復(fù)時(shí)間。寫時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線22。3.3.3 ds18b20的硬件設(shè)計(jì) ds18b20在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的p3.3連接。如圖：圖3.9 ds18b20硬件連接圖3.4 顯示模塊本設(shè)計(jì)在接收端部分采用8位數(shù)碼管顯示，p1.0p1.2接74hc138實(shí)現(xiàn)位選功能，p2控制位選信號(hào)。具體電路如圖3.11所示。 圖3.10 發(fā)送端數(shù)碼管顯示連接3.5 系統(tǒng)硬件原理圖(1) 發(fā)送端原理圖電源模塊：由vcc提供+5v高電平，power接口接入，經(jīng)過sm1117降壓為+3.3v電平，為nrf24l01模

49、塊提供高電平。無線模塊控制模塊：無線模塊由p1口控制。溫度采集模塊：溫度采集由ds18b20 i/o端接入單片機(jī)p3.3口。單片機(jī)最小系統(tǒng)：x1，x2接外部振蕩電路，reset端接復(fù)位電路，ea端接高23。圖3.11 發(fā)送端原理圖(2) 接收端原理圖 接收端采用與發(fā)送端相同的電路。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)4.1.1 發(fā)送端軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)發(fā)送端采用ds18b20溫度傳感器采集溫度，經(jīng)stc89c52收集處理數(shù)據(jù)，再由nrf24l01模塊發(fā)送到接收端。其中包括ds18b20的初始化配置，溫度轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及nrf24l01的發(fā)射頻率設(shè)置，發(fā)射地址配置發(fā)射數(shù)據(jù)配置。軟件流程圖如4.1。

50、 開始 復(fù)位ds18b20 跳過rom匹配 讀取溫度數(shù)值y溫度數(shù)據(jù)存在特定ram中配置nrf24l01為發(fā)送模式數(shù)據(jù)經(jīng)nrf24l01通道0發(fā)送n發(fā)送成功？ 圖4.1發(fā)送端程序流程圖 由于條件限制，本系統(tǒng)實(shí)物僅模擬一發(fā)一收情況，其中接收機(jī)由通道1接收。本系統(tǒng)中發(fā)送機(jī)地址設(shè)置為tx_addr=3738393a01h，由于在自動(dòng)應(yīng)答模式下接收機(jī)會(huì)在接收完數(shù)據(jù)后會(huì)向發(fā)送機(jī)地址發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，而發(fā)送機(jī)必須以其通道0接收該信號(hào)，所以發(fā)送機(jī)的通道0也必須設(shè)置為與本機(jī)地址同。本系統(tǒng)中發(fā)送機(jī)通道0地址rx_addr_p0=3738393a01h，多發(fā)一收與之相似，只不過需要配置不同的發(fā)射機(jī)地址分別與設(shè)計(jì)接收機(jī)6

51、通道某一通道地址相同。4.1.2 接收端軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)接收端采用nrf24l01無線模塊接收發(fā)送端傳來的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)stc89c52在8位數(shù)碼管上顯示，流程圖如4.2 。 開始配置nrf24l01為接收模式 某通道接收溫度數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換溫度數(shù)據(jù) 顯示溫度數(shù)據(jù) 圖4.2 接受端程序流程圖 本系統(tǒng)中接收機(jī)由通道1接收數(shù)據(jù)，故而接收機(jī)通道1地址設(shè)置為rx_addr_p1=3738393a01，本地地址tx_addr=3738393a02h。為了判斷接收到的是哪個(gè)通道發(fā)送的數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)后應(yīng)該讀取狀態(tài)寄存器中rx_p_no的3位數(shù)據(jù)，其中000101分別代表通道0到通道5。4.2調(diào)試結(jié)果我們進(jìn)行的是

52、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，發(fā)送端傳輸溫度數(shù)據(jù)，發(fā)送到接收端。接收端顯示溫度。測(cè)試結(jié)果如下圖：圖4.3 硬件調(diào)試結(jié)果（上為發(fā)射端，下為接收端）5 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)展望5.1 無線組網(wǎng)的意義及研究?jī)r(jià)值隨著gsm、wcdma及3g商用，近距無線通信并能上網(wǎng)成了一種迫切需求：實(shí)現(xiàn)低功耗、低價(jià)位、可替代電纜的無線數(shù)據(jù)鏈路24。人們希望通過一個(gè)小型的 短距離的無線網(wǎng)絡(luò)為移動(dòng)和商業(yè)用戶提供各種服務(wù)。而目前幾乎所有的無線網(wǎng)絡(luò)都在某一點(diǎn)上連接到有線網(wǎng)絡(luò)中，以便訪問文件、數(shù)據(jù)庫和因特網(wǎng)。此時(shí)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線通信的設(shè)計(jì)便顯得尤為重要。5.2 通信模型的建立 常見的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信系統(tǒng)多采用環(huán)型和星型兩種模式25。它們的系統(tǒng)示意圖分別如

53、圖6.1和圖6.2所示。 圖5.1 環(huán)形系統(tǒng)示意圖 圖5.2 星形系統(tǒng)示意圖其中，環(huán)型系統(tǒng)主要用于傳輸距離較遠(yuǎn)且實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合；而星型系統(tǒng)則特別適用于近距離條件下，數(shù)據(jù)量較大且實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合?？偨Y(jié)數(shù)據(jù)采集與處理是51單片機(jī)的常用領(lǐng)域，除了電信號(hào)以外，單片機(jī)還可以利用傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)非電信號(hào)的采集。本設(shè)計(jì)介紹的數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型事例。本設(shè)計(jì)采用一種直接數(shù)字輸入式的溫度傳感芯片ds18b20實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)。基于ds18b20數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)確實(shí)具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，溫度傳感器得到電纜長度達(dá)到幾十米都可以正常讀取溫度數(shù)據(jù)。相比之下，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用熱敏電阻等溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號(hào)調(diào)理、ad轉(zhuǎn)換處理電路才能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，不但電路復(fù)雜，而且熱敏電阻的可靠性相對(duì)較差，測(cè)