基于單片機的多路無線溫度檢測裝置(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 時鐘電路，另外， AT89S52 可降至 0HZ 靜態邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節點模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM，定時器 /計數器，串口，中斷繼續工作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 AT89S52 的引腳結構 VCC:電源 GND:地 P0 口 ： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅動 8個 TTL 邏輯電平，對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時， P0 口也被作為 低 8 位地址 /數據復用。在這種模式下 P0 具有背部上拉電阻。 P1 口 ： P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅動 4 個口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于背部電阻的原因，將輸出電流的觸發輸入，具體的如下圖。 １９ P2 口 ： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數 據存儲器時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發送 1，在使用 8 位地址訪問外部數據存儲器時， P2 口輸出 P2鎖存器的內容。 在 FLASH 編程和校驗時， P2 口也接受高 8 位地址字節和一些控制信號。 P3 口 ： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1“時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口亦可以作為 AT89S52 特殊功能使用，如下圖： RST: 復 位 輸 入。晶振工作 時 ， RST腳持 續 2 個機器周期高 電 平將使 單 片機 復位。看 門 狗 計時 完成后， RST 腳 輸 出 96 個晶振周期的高 電 平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO默 認 狀 態 下， 復 位高 電 平有效。 ALE/PROG： 地址 鎖 存控制信號（ ALE）是 訪問 外部程序存 儲 器 時 ， 鎖 存低 8 位 ２０ 地址的 輸 出脈沖。在 flash編 程 時 ，此引腳（ PROG）也用作 編 程 輸 入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定 頻 率 輸 出脈沖，可用來作 為 外部定 時 器或 時鐘 使用。然而，特 別強調 ，在 每 次 訪問 外部 數據存 儲 器 時 ， ALE脈沖將會跳 過 。如果需要，通 過 將地址 為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無效。 這一位置 “ 1” ， ALE 僅 在 執 行 MOVX 或 MOVC指令 時 有效。否 則 ， ALE 將被微弱拉高。這 個 ALE 使能 標 志位（地址 為 8EH的 SFR的第 0位）的 設 置 對 微控制器 處 于外部 執 行模式下無效。 PSEN:外部程序存 儲 器 選 通信號（ PSEN）是外部程序存 儲 器 選 通信號。當AT89S52從外部程序存 儲 器 執 行外部代 碼時 ， PSEN在 每 個機器周期被激活 兩 次，而在 訪問 外部數據存 儲 器 時 ， PSEN將不被激活。 EA/VPP:訪問 外部程序存 儲 器控制信號。 為 使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存 儲 器 讀 取指令， EA必 須 接 GND。 為 了 執 行內部程序指令， EA應該 接 VCC。在 flash編 程期 間 ， EA也接收 12伏 VPP電壓 。 XTAL1:振 蕩 器反相放大器和內部 時鐘發 生 電 路的 輸 入端。 XTAL2:振 蕩 器反相放大器的 輸 出端。 定 時 器 2 寄存器： 寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定 時 器 2 的控制位和狀 態 位和寄存器 對 RCAP2H和 RCAP2L是定 時 器 2的捕捉 /自 動 重 載 寄存器。 中斷寄存器： 各中斷允 許 位在 IE 寄存器中，六個中斷源的 兩 個 優 先 級 也可 在IE中 設 置。 雙數據指 針 寄存器： 為 了更有利于 訪問 內部和外部數據存 儲 器，系 統 提供了兩 路 16位數據指 針 寄存器：位于 SFR中 82H~83H的 DP0和位于 84H～ 85。特殊寄存器AUXR1中 DPS＝ 0 選擇 DP0； DPS=1 選擇 DP1。用 戶應該 在 訪問 數據指 針 寄存器前先初始化 DPS至合理的 值 。 AT89S52 的最小系統 ２１ 圖 無線收發模塊 nRF905 nRF905 的概述及其特點 當前應用比較廣泛的 RF短距離數據通信芯片主要有 nRF401,nRF905和 C1000，以及內 嵌 8051 的無線 SoC 芯片，本文主要采用了 nRF905 芯片。該芯片采用了好的電源管理方式和快速的 shockburst 技術，功耗低，工作可靠，沒有復雜的通訊協議，完全對用戶透明，同種產品之間可以自由通訊，具有較高的傳輸速率。 nRF905 單片無線收發器工作在 433/868/915MHz 的 ISM 頻段，由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體振蕩器和一個調節器組成，工作模式的特點是自動產生前導碼和 CRC。可以很容易通過 SPI 接口進行編程配置。電流消耗很低，在發射功率為 1odbm 時，發射電流為 11ma，接受電流為 進入 POWERDOWN 模式可以很容易實現節電。 ２２ 特點 應用 1. 真正的單片 無線數據通訊 2. 低功耗 ShockBurst 工作模式 報警及安全系統 3. 工作電源電壓范圍 家庭自動化 4. 多通道工作 ETSI/FCC 兼容 無線遙控 5. 通道切換時間 650us 監測 6. 極少的材料消耗 汽車 7. 無需外部 SAW 濾波器 遙感勘測 8. 輸出功率可調至 10dBm 無線門禁 9. “傳輸前監聽”的載波檢測 協議 玩具 ，有數據準備就緒信號輸出 ，當地址正確輸出地址匹配信號 CRC 和前導碼 (TX)，輸出功率 10dBm 時典型值為 11mA （ RX），典型值為 腳小封裝無限收發器 術語表 ADC 模擬到數字轉換 AM 地址匹配 CD 載波檢測 ２３ CLK 時鐘 CRC 循環亢余校驗 DR 數據準備就緒 GFSK 高斯頻移鍵控 ISM 工業的，科學的，醫學的 KSPS KILO 每秒采樣 MCU 微控制單元 PWR_DWN 掉電 PWR_UP 上電 RX 接受 SPI 串行可編稱接口 CNS SPI 片選 MISO 主 SPI 輸入，從 SPI 輸出 MOSI 主 SPI 輸出，從 SPI 輸入 SCK SPI 串行時鐘 SPS 每秒采樣 STBY Standby TRX_CE 發射接收使能 TX 發射 TX_EN 發射使能 nRF905 的電氣特性 ２４ 1. 輸出頻率 4MHZ,外部時鐘腳負載為 5PF,晶體為 4MHZ 2. 晶體為 4MHZ 3. POWERDOWN 模式時 SPI 時鐘為 1MHZ 4. 工作在 433,868,915MHZ 的 ISM 頻段 5. 晶體頻率有 5種不同取值 6. 通道寬度和通道間隔為 200KHZ nRF905 的工作模式 nRF905 有兩種活動模式和兩種節電模式 活動模式 Shockburst RX Shockburst TX 節電模式 掉電和 SPI編程 STANDBY 和 SPI 編程 nRF905 工作模式由 TRX_CE,TX_EN,PWR_UP 的設置來設置編程。 nRF905 的參數 ２５ nRF905 的電路圖 圖 顯示模塊 本系統主要采用 LED7 段數碼管顯示，接收端和發射端都采用此數碼管顯示。 P0口由上拉電阻提高驅動能力，作為數據輸出。 口到 口作為數碼位選 參數 數值 單位 最低工作電壓 V 最大 發射功率 10 dBm 最大數據傳輸率 100 Kbps 輸出功率時的工作電流 11 MA 接受模式時工作電流 MA 溫度范圍 40 to +85 C 典型靈敏度 100 DBM POWERDOWN 模式電流 UA ２６ S1~S3。 如圖所示： 圖 電源模塊 本設計需要一個 VCC +5V 電壓給單片機提供工作電壓。此處由 USB 電源直接接入 +5V 電壓，提供給單片機和其他模塊。接入后發光二極管點亮。 由于無線發射模塊 nRF905 模塊的工作電壓為 +，所以采用如下圖的電平轉換電路。該電路將 +5V 電源轉經過低壓差電壓調節器 LM1117 轉換為 +。 ２７ V in1V o u t2GND3U5L M 1 1 1 7C 2 0104C 2 3104+ C 2 110u+ C 2 2100uV C C1J 8 0+ 3 . 3 V 圖 單片機硬件 發送端電路圖 發送端原理圖如下： ２８ 圖 (發送端電路圖 ) 電源模塊：由 VCC提供 +5V 高電平， Power 接口接入，經過 LM1117 降壓為 +電平，為 nRF905 模塊提供高電平。 顯示模塊： P3 口接無線模塊的控制端口。 — 接數碼管段選端 D0D7。 無線模塊控制模塊：無線模塊由 P2口控制。 報警模塊：蜂鳴器由 控制。 溫度采集模塊：溫度采集由 DS18B20 I/O 端接入單片機 口。 單片機最小系統： X1， X2 接外部振蕩電路， RESET 端接復位電路， EA端接高。 接收端電路圖 ２９ 原理圖如下圖： 圖 （接收端電路圖） 接收端由 單片機主控電路、 USB 電源 +5V 接入、無線模塊供電電路、數碼管顯示接口。 單片機主控電路由 AT89S52 最小系統組成。 報警模塊由 控制。 +5V 電源由 USB 接口提供給單片機和其他模塊。接入后發光二極管點亮。 單片機最小系統： X1， X2 接外部振蕩電路， RESET 端接復位電路， EA端接高。 單片機軟件設計 ３０ 發送端流程圖 圖 （發送端流程圖） 首先通過對 nRF905 配置口定義及 DS18B20 初始化，這里要注意的是由于每個DS18B20 的序列號都不一樣，所以在寫正式的程序之前，要先通過程序來顯示出DS18B20 的序列號，得出我所用兩個 DS18B20 的序列號為 : 0x28 ,0x96 ,0x70 ,0x27 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x62 0x28 ,0x3A ,0x48 ,0x16 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x3E 通過 ROM操作指令和存儲器操作指令將溫度送至數碼管由顯示程序現實程序，開始 初始化 從 DS18B20 中讀取溫度 檢查是否超出警戒溫度 數據由數碼管顯示并由無線發射模塊發射 數據經無線發射模塊發射 ３１ 在經由 nRF905 發射模塊發射。 接收端流程圖 圖 （接收端流程圖） 接收端的程序設計首先 NRF905 控制 IO口， NRF905 配置寄存器，接受溫度數據，讀取接受緩沖區數據。 整個系統主要通過 2個 DS18B20 來讀取室內溫度，傳送距離在 5米以內通過無線模塊來發送和接收溫度。數碼管上顯示的 2 表示的是兩個溫度傳感器各自顯示。為了能夠體現兩個 DS18B20 的所得溫度的不同，用手按住一個傳感器來使一個傳感器溫度上升從而體現溫度的不同。具體現象如下圖： 開始 初始化 配置 nRF905 模式 接收溫度數據 顯示溫度數據 記錄顯示溫度并檢查 ３２ 圖 （發送端發送一個溫度） 發射端讀取第一個 DS18B20 的溫度 ， 1 表示讀取第一個溫度傳感器的溫度， 29為測得的室溫。 ３３ 圖 （接收端接收第一個溫度） 接收端接受第一個發送的溫度，接收到的第一個傳感器的溫度為 29度 圖 （發送端讀取第二個溫度傳感器的溫度）