基于at89s51單片機倉庫無線溫度檢測系統(tǒng)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 6p 1. 67p 1. 78R S T9P 3. 0 ( R X D )10P 3. 1 ( T X D )11P 3. 2 ( / I N T 0 )12P 3. 3 ( / I N T 1 )13P 3. 4 ( T 0)14P 3. 5 ( T 1)15P 3. 6 ( / W R )16P 3. 7 ( / R D )17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728/ P S E N29A L E ( / P R O G )30V P P ( / E A )31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40A T 89 S 51+5P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 20P 21P 22P 00P 01P 02P 03I N T 0I N T 1C40 .1 u FP 37圖 22 單片機最小系統(tǒng) 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 4 頁 溫度傳感器 溫度傳感器工作在現(xiàn)場，要求對溫度的適應(yīng)性較強，并有一定的精度要求，本文采用的 DS18B20 是智能數(shù)字溫度傳感器，滿足要求，并且輸出為數(shù)字信號，可與單片機直接通過一總線通信，方便了數(shù)據(jù)的采集和可靠性。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線 智能 數(shù)字溫度傳感器 ,它可以在單片機的控制下組成多點溫度測量系統(tǒng)。 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ ； 工作電源 : 3~5V/DC； 測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。它的這些特點完全適合于項目的要求。 根據(jù)其時序特點給出 了 DS1820 和 89C51 單片機構(gòu)成的溫度測控系統(tǒng)的應(yīng)用電路 如下： V C C1DQ2GND3D S 18 B 2 0D S 18 B 2 0R41 00 KDQ+5 圖 23 DS18B20 典型應(yīng)用 DS18B20 采集到的模擬信號通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號，通過一總線DQ 與單片機直接通信，無需 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機從其寄存器中直接提 取數(shù)據(jù)再做相應(yīng)處理后，交由無線模塊發(fā)射。 無線通信模塊介紹 對溫度數(shù)據(jù)的傳輸時，要求在現(xiàn)場布線，同時有一定的距離的限制，而布線的困難較大，且容易常受到干擾，對系統(tǒng)的性能影響較大，故本文采用了無線通信模塊。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 5 頁 NewMsg905se 模塊使用 ISM 開放頻段，由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一人功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。最高工作速率 50kbps 抗干擾能力強，溫度范圍是－ 40~+85℃，特別適合于工業(yè)控制場合，低工耗 ~ 工作，待機模式下狀態(tài)僅為；模塊可 以軟件設(shè)地址，可直接與各種單片機相接使用，無需電平轉(zhuǎn)換。 new msg905se 模塊采用 電壓供電。它采用 SPI 接口與 MCU 串行通信， MCU 可以用一般 I/O 口來 SPI 接口，只需添加代碼模擬 SPI 時序即可。 其引腳說明如 表 1 所示 ： 表 1： 針號 功能說明 縮寫 1 電源＝ ~ VCC 2 TX_EN＝ 1 為 TX 模式， TX_EN＝ 0 為 RX 模式 TX_EN 3 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)使能 TRX_CE 4 芯片上電 PWR_UP 5 時鐘輸出（不用） uCLK 6 載波檢測 CD 7 地址匹配 AM 8 接收或發(fā)送數(shù)據(jù)完成 DR 9 SPI 輸出 MISO 10 SPI 輸入 MOSI 11 SPI 時鐘 SCK 12 SPI 使能 CSN 13 接地 GND 14 接地 GND NewMsgRF905 工作模式 NewMsgRF905 由 PWR 、 TRX_CE、 TX_EN 組成控制 四種工作模式：兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 （ 1） ShockBurst 模式 ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先放先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 6 頁 從微控制器送入，但高速發(fā)射， 這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率，與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用；數(shù)據(jù)在空中停留的時間短，抗干擾性高。 在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動處理字頭和 CRC 校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和 CRC 校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時自動加上字頭和 CRC 校驗碼，當發(fā)送完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 （ 2） 節(jié)能模式 RF905 的節(jié)能模式包括關(guān)機模式和節(jié)能模式。 在關(guān)機模式， RF905 的工作電流 最小，一般為 。進入關(guān)機模式后，RF905 保持配置字中的內(nèi)容，但不會接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動時間也比較短。在空閑模式下， RF905 內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 NewMsgRF905 寄存器配置 NewMsgRF905 的所有配置都通過 SPI 接口進行。 SPI 接口由 5 個寄存器組成，一條 SPI 指令用來決定進行什么操作。 SPI 接口只有在掉電模式和 Standby 模式是激活的。 1）、狀態(tài)寄存器（ StatusRegister） 寄存器包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài)。 2）、 RF 配置寄存器（ RFConfiguration Register） 寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。 3）、發(fā)送地址（ TXAddress） 寄存器包含目標器件地址，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 4）、發(fā)送有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄存器包含發(fā)送的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 5）、接收有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄 存器包含接收到的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準備就緒 DR 指示。 配置寄存器 RFConfigurationRegister 說明配置寄存器內(nèi)容見附錄 3。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 7 頁 射頻寄存器的各位的長度是固定的。然而，在 ShockBurstTM收發(fā)過程中， TX_PAYLOAD、 RX_PAYLOAD、 TX_ADDRESS和 RX_ADDRESS 4個寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。 RF905進入關(guān)機模式或空閑模式時，寄存器中的內(nèi)容保持不變。 NewMsgRF905 與 89s51 單片機構(gòu)成的溫度測控系統(tǒng)的應(yīng)用電路 如下： R24 K 7R11K+ 3 . 3P 2 2P 2 1P 2 0P 1 7P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5T X _ E N2P W R _ U P4CD6DR8M O S I10C S N12GND14V C C1T R X _ C E3U C L K5AM7M I S O9S C K11GND13U3N R F 9 0 5 圖 24 NewMsgNRF905 發(fā)射與接收電路 它采用 SPI 接口與 ATS89S51 串行通信， ATS89S51 可以用一般 I/O 口來 SPI 接口，只需添加代碼模擬 SPI 時序即可。本設(shè)計就是采用普通 I/O口模擬 SPI 接口的。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 8 頁 鍵盤模塊 由于本系統(tǒng)按鍵較少，采用矩陣式鍵盤，電路復(fù)雜且會加大編程難度。 故采用獨立式按鍵電路，每個按鍵單獨占有一根 I/O 接口線 ,每個 I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。電路設(shè)計簡單，且編程極其容易采用 獨立式按鍵電路。 按 鍵硬件設(shè)計 本設(shè)計中，按鍵基本有兩種功能，一是完成溫度上限的設(shè)定，二是完成測量點的選擇，二者工作不沖突，故為節(jié)省資源，可利用中斷的不同讓按鍵工作于兩種模式下，即采用按鍵復(fù)用。這樣并能實現(xiàn)按鍵功能實時性的要求，其硬件 電路如下所示： R 1 21 0KR 1 11 0KK1S W P BK3S W P BK2S W P BR 1 31 0KR 1 51 0KR 1 41 0KK0S W P BK4S W P B+5K5S W P BR 1 11 0KP 00P 01P 02P 03I N T 0I N T 1 圖 25 按鍵電路 如圖中所示， K0為按鍵模式 1（上限溫度設(shè)定）的中斷觸發(fā)信號： K5為按鍵模式 2（溫度顯示點選擇）的中斷觸發(fā)信號， K K K K4為復(fù)用鍵，在模式 1時分別為調(diào)節(jié)位選上調(diào)下調(diào)完成功能；在模式 2時分別為顯示 1號、 2號、 3號測量點溫度及模式結(jié)束鍵。這樣便完成了按鍵預(yù)期功能。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 9 頁 顯示報警模塊 顯示模塊 本系統(tǒng)中要求顯示數(shù)據(jù)簡單且亮度較大， 采用 LCD 顯示價格較高，且 在強光下亮度一般不足。而采用 LED 顯示器在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢。在強光下也可以照看不誤，并且 對溫度 適應(yīng) 性較強。 由于單片機的 I/O 有限，為了更好的分配資源，顯示模塊要求用串行傳輸 。 MAX7219 是 MAXIM 公司的 7 段共陰極 LED 數(shù)碼管專用驅(qū)動器 ，每一片 MAX7219 最多可驅(qū)動 8 位 LED，完全滿足本設(shè)計的要求， 且集BCD 碼譯碼器 、 多路掃描器 、 段驅(qū)動和位驅(qū)動電路于一體 ， 內(nèi)含 8 8 位雙口靜態(tài) SRAM， 可保存 8 位 LED 數(shù)據(jù) ， 不僅使用方便 ， 連線簡單 ， 而且還可串聯(lián) ， 大大簡化了硬件電路設(shè)計 ， 減少軟件的工作量 。 MAX7219直接與單片機相連如下圖所示： abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 0D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3D P Y _ 7 S E G _ D PR51 0 K+5abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 4D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 5D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 6D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 7D P Y _ 7 S E G _ D PABCDEFGDPC S 0C S 1C S 2C S 3C S 4C S 5C S 6C S 7ABCDEFGDPC S 0C S 1C S 2C S 3C S 4C S 5C S 6C S 7ABCDEFGDPABC