畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于nRF905的無線溫度測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

1、哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：基于nrf905的無線溫度測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)院、系： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)工程系姓名： 指導(dǎo)教師： 系主任： 李 帥 2011年06月23日哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語學(xué)生姓名： 學(xué)號：學(xué) 院：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)起止時(shí)間： 2011 年 3 月 7 日至 2011 年 6 月 23 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于nrf905的無線溫度測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語： 指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會(huì)對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語：答辯委員會(huì)評定，

2、該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會(huì)主席簽名： 職稱： 年 月 日哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：楊強(qiáng) 學(xué)號：0704020117學(xué) 院：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)起止時(shí)間： 2011 年 3 月 7 日至 2011 年 6 月 23 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于nrf905的無線溫度測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：1學(xué)習(xí)閱讀文獻(xiàn)資料補(bǔ)充專業(yè)知識(shí)，了解有關(guān)單片機(jī)在溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用和nrf905的收發(fā)原理；（3月7日3月31日）2建立整體框架，并畫出整體的硬件連接圖。（4月1日4月15日）3根據(jù)硬件電路原理圖及系統(tǒng)的流程圖，用keil c編寫軟件部分。（4月1

3、6日5月15日）4系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)調(diào)試。（5月16日5月30日）5論文整理、撰寫及答辯。（6月1日6月23日）資料：1胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社，20042趙亮 單片機(jī)c語言編程與實(shí)例 人民郵電出版社，2004：5668，2242373徐愛鈞 keilcx51 v7.0單片機(jī)高級語言編程與mvision2應(yīng)用實(shí)踐 電子工業(yè)出版，2006年6月指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日基于nrf905的無線溫度測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)摘 要在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，溫度作為一種可以實(shí)際測量的重要參數(shù)，能起到對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)環(huán)境等外界因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用，以保

4、證整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)高效開展，因此準(zhǔn)確且實(shí)用的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有舉足輕重的作用。然而，生產(chǎn)環(huán)境的多變性、不確定性，導(dǎo)致許多工作場所不太方便布線，需要采用無線傳輸方式。該文主要介紹了由nrf905無線收發(fā)模塊、80c52單片機(jī)、ds18b20溫度傳感器組成的無線溫度測量系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)以射頻收發(fā)芯片nrf905為核心，以模塊搭建設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想，搭建無線溫度測量系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊和無線傳輸模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊以數(shù)字式溫度傳感器ds18b20檢測環(huán)境溫度，并將檢測的溫度參數(shù)簡單處理后經(jīng)過nrf905無線模塊發(fā)送到接受接口。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過nrf905芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)處理，最后將采集到的數(shù)據(jù)

5、通過電平轉(zhuǎn)換芯片max232傳到pc機(jī)。關(guān)鍵詞 無線傳輸；數(shù)據(jù)采集；nrf905； ds18b20the research and design of wireless temperature measurement system based on nrf905abstractin modern production and life, temperature is an important parameter in many occasions.in many places, it is necessary to monitor the temperature parameter and m

6、aking relevant processing so that the system runs in the best state. therefore, it is significant to develop a reliable and practical temperature monitoring system. with the rapid development of wireless transmission technology, short range wireless transmission technology has been widely applied to

7、 many places where wiring is not available, offering great conveniences for people.this paper introduces the temperature measurement system based on nrf905 wireless transceiver module, 80c52 microcontroller,ds18b20 temperature sensor.this paper puts forward that the wireless temperature data acquisi

8、tion system is built with the rf transceiver chip (nrf905) as the core, and its guiding ideology is modularization, the system is consists of collection module and wireless transmission module. the data acquisition module detects temperature data with digital temperature sensor ds18b20, then the sim

9、ply processed data is sent out by the rf transceiver chip (nrf905).wireless transmission module sents, receives and processes data by the nrf905 chip.finally the data is sent to pc through the level converter chip max232.keywords wireless transmission；data collection；nrf905；ds18b20目 錄摘要iabstractii第1

10、章 緒論11.1 選題的目的和意義11.2 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述21.2.1 藍(lán)牙21.2.2 irda31.2.3 gprs31.3 論文研究內(nèi)容4第2章 系統(tǒng)模塊主要器件的選型與設(shè)計(jì)52.1 低功耗射頻傳輸單元nrf905芯片52.1.1 nrf905 芯片概述52.1.2 nrf905 管腳圖和引腳功能說明52.1.3 nrf905 工作詳情62.2 單片機(jī)80c5292.2.1 80c52概述92.2.2 80c52 引腳圖及各引腳的功能92.2.3 80c52工作詳情112.3 單總線數(shù)字式傳感器122.3.1 ds18b20概述122.3.2 ds18b20的管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)122.3

11、.3 ds18b20的工作原理142.4 接口芯片max232172.4.1 max232概述172.4.2 max232引腳功能說明182.5 本章小結(jié)19第3章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)203.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案203.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)213.2.1 下位機(jī)部分電路設(shè)計(jì)213.2.2 上位機(jī)部分電路設(shè)計(jì)233.3 本章小結(jié)26第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274.1 系統(tǒng)的整體軟件框圖274.2 系統(tǒng)所使用的通信協(xié)議274.3 軟件設(shè)計(jì)主要模塊介紹284.3.1 下位機(jī)部分程序設(shè)計(jì)284.3.2 上位機(jī)部分程序設(shè)計(jì)334.4 本章小結(jié)36第5章 結(jié) 論37致 謝38參考文獻(xiàn)39附 錄40第1章第1章 緒

12、論1.1 選題的目的和意義隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，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。在工業(yè)現(xiàn)場，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，還是糧倉的管理，傳統(tǒng)上都是采

13、取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測目標(biāo)分散，測點(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)展使得溫度采集測量精確，簡便易行。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【1】。以上只是簡單列舉幾個(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、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

14、度采集系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)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。目前，在工業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域，都采用無線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。和傳統(tǒng)的有線傳輸方式相比，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)具有巨大的優(yōu)越性。基于此，本文介紹一種基于通用低功耗單片機(jī)和多信道單片收發(fā)芯片nrf905的無線溫度數(shù)據(jù)采集模塊。系統(tǒng)集成80c51單片機(jī)在低功耗應(yīng)用方面的優(yōu)勢和nrf905特有的多頻道支持及功耗低、易控制等優(yōu)點(diǎn)，以及 ds18b20 的單總線數(shù)據(jù)傳送模式，特別適合于低功

15、耗、小數(shù)據(jù)量的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。1.2 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是無線通信的重要組成部分，它使不同位置的計(jì)算機(jī)或者相關(guān)儀器間實(shí)現(xiàn)無電纜的實(shí)時(shí)通訊，根據(jù)要求傳輸各種類的大量數(shù)據(jù)。隨著網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對無線技術(shù)的要求也趨于專業(yè)化，功能化。其中近距離無線技術(shù)正在成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。目前使用較廣泛的近距無線數(shù)傳技術(shù)有藍(lán)牙（bluetooth）、無線局域網(wǎng)802.11（wi-fi）、紅外數(shù)據(jù)傳輸（irda）、rfid和ism band等，同時(shí)還有一些極具發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：zigbee，超寬頻（uwb）、短距通信（nfc）、wimedia、gps、dect、無線1

16、394和專用無線系統(tǒng)等等。下面給予簡單介紹幾種【2】：1.2.1 藍(lán)牙藍(lán)牙（bluetooth）是由東芝、愛立信、ibm、intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在10米的半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)1mbps。通訊介質(zhì)為頻率在2.402ghz到2.480ghz之間的電磁波。藍(lán)牙通訊技術(shù)的特點(diǎn)：1藍(lán)牙工作在全球開放的2.4ghz ism（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段；2使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)，把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個(gè)信道“跳”到另一個(gè)信道；3一臺(tái)藍(lán)

17、牙設(shè)備可同時(shí)與其它七臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備建立連接；4數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1mbit/s；5低功耗、通訊安全性好；6在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進(jìn)行連接，沒有特別的通訊視角和方向要求；7支持語音傳輸；8組網(wǎng)簡單方便；藍(lán)牙通訊技術(shù)的用途：藍(lán)牙技術(shù)是一種新興的技術(shù)，尚未投入廣泛應(yīng)用，目前許多藍(lán)牙設(shè)備還處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。但可以肯定的是現(xiàn)在多數(shù)具有紅外無線數(shù)據(jù)通訊功能的設(shè)備，在將來一樣可以使用藍(lán)牙技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線連接。同時(shí)藍(lán)牙技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和語音傳輸技術(shù)使它還可以實(shí)現(xiàn)紅外技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的某些特定功能，如無線電話、多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)等等。1.2.2 irdairda是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的簡稱，irda制訂的一系列紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)形成了紅

18、外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)。紅外通訊技術(shù)是一種點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)的設(shè)備之間連接線纜的替代。它的通訊距離一般在0到1米之間，傳輸速率最快可達(dá)16mbps，通訊介質(zhì)為波長為900納米左右的近紅外線。紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)：1它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持；2通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。3主要是用來取代點(diǎn)對點(diǎn)的線纜連接；4新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)；5小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；6傳輸速率較高，目前4m速率的fir技術(shù)已被廣泛使用，16m速率的vfir技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)

19、的用途（常被應(yīng)用在下列設(shè)備中）：筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備；電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。1.2.3 gprsgprs是general packet radio service的簡稱，即通用無線分組業(yè)務(wù)。它是基于現(xiàn)在運(yùn)行的gsm的基礎(chǔ)上發(fā)展的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，類似于固定交換技術(shù)里的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)，原來的gsm業(yè)務(wù)為電路交換業(yè)務(wù)，gprs采用了gsm同樣的無線調(diào)制技術(shù)，一樣的頻率，同樣的tdma幀結(jié)構(gòu)。利用現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(bss)從一開始就可提供全面的gprs覆蓋。gprs允許用戶在

20、端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。它集合了現(xiàn)有的gsm的數(shù)據(jù)分組交換數(shù)據(jù)和短信息的服務(wù)。gprs業(yè)務(wù)能提供不間斷的信息服務(wù)，信息的適時(shí)性在未來的運(yùn)用中是十分重要的，例如在遠(yuǎn)程信用卡的認(rèn)證應(yīng)用。使用gprs，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、時(shí)間計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。1.3 論文研究內(nèi)容本課題所研究的無線溫度測量系統(tǒng)是短距離無線通信技術(shù)在溫度測量方面的一個(gè)具體應(yīng)用。該系統(tǒng)屬于無線通信系統(tǒng)，因此也需要對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃M(jìn)

21、行研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面【3】：1對于溫度傳感器的選用，應(yīng)重點(diǎn)考慮測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，信號易于處理、傳送，便于多路測量，安裝方便，維護(hù)簡單的器件；2對于硬件設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)盡量實(shí)用各種總線技術(shù)，以節(jié)約系統(tǒng)有限的i/0資源，并使系統(tǒng)電路盡量簡單；3對于硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)，一定要增加抗干擾措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4軟件設(shè)計(jì)要有完善的思路，要充分考慮要各傳感器和無線收發(fā)器的時(shí)序，要做到簡單，調(diào)試方便。根據(jù)多點(diǎn)無線測溫系統(tǒng)的特點(diǎn)，我所提出的測溫方案，具有以下幾個(gè)方面的特征：1采用新型的數(shù)字溫度傳感器，簡化測溫電路；2采用射頻芯片

22、進(jìn)行數(shù)字信號的傳輸，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送；3對傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)際得到的溫度場數(shù)據(jù)，可以通過軟件進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)溫度 信息的智能化管理。第2章 系統(tǒng)模塊主要器件的選型與設(shè)計(jì)2.1 低功耗射頻傳輸單元nrf905芯片2.1.1 nrf905 芯片概述nrf905可以自動(dòng)完成處理字頭和crc（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成解碼，使用spi接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dbm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11ma，在接收模式時(shí)電流為12.5ma。 nrf905單片無線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成

23、。shockburst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和crc，可以很容易通過spi接口進(jìn)行編程配置【4】。2.1.2 nrf905 管腳圖和引腳功能說明 nrf905的管腳圖見圖2-1。圖2-1 nrf905管腳圖各管腳的詳細(xì)功能介紹如下：管腳名稱管腳功能說明1vcc電源電源+3.33.6v dc2tx_en數(shù)字輸入工作模式選擇3trx_ce數(shù)字輸入使能芯片發(fā)射或接收4pwr_up數(shù)字輸入芯片上電5uclk時(shí)鐘輸出(未使用)6cd數(shù)字輸出載波檢測7am數(shù)字輸出地址匹配8dr數(shù)字輸出接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成9misospi 接口spi 輸出10mosispi 接口spi 輸入11sckspi 時(shí)鐘sp

24、i 時(shí)鐘12csnspi 使能spi 使能13、14gnd地接地2.1.3 nrf905 工作詳情nrf905采用nordic公司的vlsi shockburst技術(shù)。shockburst技術(shù)使nrf905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速mcu來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋。通過將與rf協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)，nrf905提供給應(yīng)用的微控制器一個(gè)spi接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。nrf905通過shockburst工作模式在rf以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在shockburst rx模式中，地址匹配am和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒dr

25、信號通知mcu一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在shockburst tx模式中，nrf905自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和crc校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒dr信號通知mcu數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊@意味著降低mcu的存儲(chǔ)器需求也就是說降低mcu成本，又同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間。nrf905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是shockbursttm接收模式和shockbursttm發(fā)送模式，兩種節(jié)能模式分別是關(guān)機(jī)模式和空閑模式。nrf905的工作模式由trx_ce、tx_en和pwr_up三個(gè)引腳決定。與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號處理都在nrf905片內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的spi接口決定

26、，數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理，但在nrf905中高速發(fā)送，因此中間有很長時(shí)間的空閑，這很有利于節(jié)能。由于nrf905工作在shockbursttm模式，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。在shockbursttm接收模式下，當(dāng)一個(gè)包含正確地址和數(shù)據(jù)包被接收到后，地址匹配(am)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(dr)兩引腳通知微控制器。在shockbursttm發(fā)送模式，nrf905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和crc校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。由以上分析可知，nrf905的shockbursttm收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲(chǔ)器和微控制器資源，同時(shí)也減小了編寫程序的時(shí)間。下面具體

27、詳細(xì)分析nrf905的發(fā)送流程和接收流程。典型的nrf905發(fā)送流程分以下幾步：1當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過spi接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nrf905，spi接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；2微控制器置高trx_ce和tx_en，激發(fā)nrf905的shockbursttm發(fā)送模式；3nrf905的shockbursttm發(fā)送：射頻寄存器自動(dòng)開啟、數(shù)據(jù)打包(加字頭和crc校驗(yàn)碼)、發(fā)送數(shù)據(jù)包、當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；4auto_retran被置高，nrf905不斷重發(fā)，直到trx_ce被置低；5當(dāng)trx_ce被置低，nrf905發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入

28、空閑模式。shockbursttm工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論trx_en和tx_en引腳是高或低，發(fā)送過程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nrf905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。nrf905接收數(shù)據(jù)流程：1當(dāng)trx_ce為高、tx_en為低時(shí)，nrf905進(jìn)入shockbursttm接收模式；2650us后，nrf905不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)；3當(dāng)nrf905檢測到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測引腳被置高；4當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高；5當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nrf905自動(dòng)移去字頭、地址和crc校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳置高；6微控制器把trx

29、_ce置低，nrf905進(jìn)入空閑模式；7微控制器通過spi口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；8當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nrf905把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳和地址匹配引腳置低；9nrf905此時(shí)可以進(jìn)入shockbursttm接收模式、shockbursttm發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，trx_ce或tx_en引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nrf905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nrf905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓nrf905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。節(jié)能模式：nrf905的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。在關(guān)機(jī)模式，nr

30、f905的工作電流最小，一般為2.5ua。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后，nrf905保持配置字中的內(nèi)容，但不會(huì)接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)?？臻e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(dòng)時(shí)間也比較短。在空閑模式下，nrf905內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。nrf905在空閑模式下的工作電流跟外部晶體振蕩器的頻率有關(guān)。器件配置：所有配置字都是通過spi接口送給nrf905。spi接口的工作方式可通過spi指令進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)nrf905處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，spi接口可以保持在工作狀態(tài)。spi接口配置：spi接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個(gè)寄存

31、器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機(jī)的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。射頻配置：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(gè)寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。nrf905進(jìn)入關(guān)機(jī)模式或空閑模式時(shí)，寄存器中的內(nèi)容保持不變。nrf905通過spi接口和微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，通過shock

32、bursttm收發(fā)模式進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)可靠，使用方便。數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳輸及接收后再被傳輸至接受端的80c52單片機(jī)中，然后再由max232將數(shù)據(jù)傳輸至pc。2.2 單片機(jī)80c522.2.1 80c52概述本系統(tǒng)的溫度采集與處理，無線的傳輸與對比均是由單片機(jī)80c52來控制完成。相比較而言atmel公司的80c52更實(shí)用，因他不但和80c51指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4k程序存儲(chǔ)器是flash工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為atmel at89xx做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程

33、序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了我們的勞動(dòng)成果【5】。2.2.2 80c52 引腳圖及各引腳的功能vcc：供電電壓。 gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出

34、電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。單片機(jī)80c52的引腳圖見

35、圖2-2。圖2-2 80c52引腳圖p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口作為at89c51的一些特殊功能口，管腳 備選功能。p3.0 rxd（串行輸入口）。p3.1 txd（串行輸出口）。p3.2 /int0（外部中斷0）。p3.3 /int1（外部中斷1）。p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）。p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）。p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）。p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通

36、）。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen：外部程序存儲(chǔ)器

37、的選通信號。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。2.2.3 80c52工作詳情數(shù)據(jù)被傳輸至單片機(jī)80c52，八位數(shù)據(jù)分兩次傳輸，然后數(shù)據(jù)又被送至低功耗射

38、頻傳輸單元nrf905進(jìn)行無線傳輸【6】。應(yīng)注意一點(diǎn)，80c52單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和nrf905之間進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是rs232電平的，而單片機(jī)的串口是ttl電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片max232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和nrf905的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的gnd、第2腳的rxd、第3腳的txd。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，max232的第10腳和單片機(jī)的11腳連接，第9腳

39、和單片機(jī)的10腳連接，第15腳和單片機(jī)的20腳連接。2.3 單總線數(shù)字式傳感器2.3.1 ds18b20概述dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、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)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。ds18b20ds18b20也支持一線總線接口，測量溫度范圍為-55c+125c，在-10+85c范圍內(nèi)，精度為0.5c。ds1822的精度較差為2c?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系

40、統(tǒng)的抗干擾性。2.3.2 ds18b20的管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds18b20的管腳圖及芯片的內(nèi)部封裝見圖2-3。圖2-3 ds18b20芯片封裝引腳定義：1dq為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號輸入/輸出端；2gnd為電源地；3vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2-4：光刻rom中的64位序列號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，接著的48位是該ds18b20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc=x8+x5+x4+1）。光刻rom的作用是使每一個(gè)ds

41、18b20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。高速緩存存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器和控制器8位crc生成器溫度靈敏原件高溫觸發(fā)器th低溫觸發(fā)器tl配置寄存器64位rom和單線接口電源檢測圖2-4 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ds18b20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴(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為符號位。ds18b20的溫度格式表見圖2-5。232221202-12-22-32-4sssss262524bit14bit14bit13bit12bit11bit10000010bit9bit8bit7bit6bit

42、5bit4bit3bit2bit1bit0ls bytems byte圖2-5 ds18b20溫度值格式表這是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位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(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。2.3.3 ds18b20的工作原理ds18b20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全

43、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【7】：1rom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，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。2ram數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)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，

44、第3、4個(gè)字節(jié)是用戶eeprom（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)eeprom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。eeprom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eeprom，并在ram都存在鏡像，以方便用戶操作。控制器對18b20操作流程：1復(fù)位：首先我們必須對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。當(dāng)ds18

45、b20接到此復(fù)位信號后則會(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。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ds18b20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，功能是對片

46、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號來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)ds18b20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ds18b20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)、將ram數(shù)據(jù)復(fù)制到eeprom、溫度轉(zhuǎn)換、將eeprom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1

47、8b20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ds18b20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。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）cch這條指令使芯片不對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)

48、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“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

49、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480us，最多不能超過960us。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1560us才發(fā)出應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖能保持60240us。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480us。復(fù)位時(shí)序見圖2-6： 圖2-6 復(fù)位時(shí)序讀時(shí)隙需1560us，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。讀時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線至少1us。dsl8820在讀時(shí)隙開始15us后開始采樣總線電平。以單片機(jī)讀取2b的數(shù)據(jù)為例。根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片

50、機(jī)）控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對ds18b20進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，當(dāng)ds18b20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主cpu收到此信號表示復(fù)位成功。讀操作時(shí)序圖見圖2-7：圖2-7 讀操作時(shí)序?qū)懖僮鲿r(shí)序圖見圖2-8：圖2-8 寫操作時(shí)序?qū)憰r(shí)隙需要1575us，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。寫時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線。2.4 接口芯片max2322.4.1 max232概述

51、rs一232c是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)eia(eleetronieindus抑assoeiation)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。rs-232c總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了21個(gè)信號和25個(gè)引腳，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道。完整的rs-232c接口采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭；對于一般雙工通信，常用9芯插頭，僅需幾條信號線就可實(shí)現(xiàn)，最簡單的通訊方式只需3根引線，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線【8】。由于rs-232c的邏輯0電平規(guī)定為+5+15v，邏輯1電平規(guī)定為-15 -5v，因此，在與ttl電路接口時(shí)必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。下面簡單介紹一下常用的rs-232c電平轉(zhuǎn)換芯片max232。m

52、ax232是maxim公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的rs-232c電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種232通信接口。max232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5v電源電壓變換成為rs-232c輸出電平所需的+10v或-10v電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的5v電源就可以了。由于其適應(yīng)性強(qiáng)，加之價(jià)格低廉，硬件接口簡單，所以被廣泛采用。2.4.2 max232引腳功能說明第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給rs-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14

53、腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（r1in）、12腳(r1out)、11腳(t1in)、14腳(t1out)為第一數(shù)據(jù)通道。8腳(r2in)、9腳(r2out)、10腳(t2in)、7腳(t2out)為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。第三部分是供電。15腳gnd、16腳vcc(+5v)。max232的引腳圖見圖2-9。圖2-9 max232 管腳圖2.5 本章小結(jié)本章主要介紹了完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)

54、計(jì)所需要的元器件，并且詳細(xì)介紹了各元器件的管腳功能和工作流程，其中包括nrf905芯片、單片機(jī)80c52芯片、ds18b20芯片和max232芯片的。第3章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案無線溫度采集系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無線溫度檢測裝置。本系統(tǒng)主要有兩大部分：上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)和下位機(jī)測量系統(tǒng)。上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的核心，是負(fù)責(zé)與下位機(jī)通信并完成信息收集和與計(jì)算機(jī)串口通信功能的，具體由通過max232與計(jì)算機(jī)的連接部分、單片機(jī)和無線收發(fā)芯片三部分組成。下位機(jī)測量系統(tǒng)負(fù)責(zé)對測量點(diǎn)的溫度測量，并根據(jù)上位機(jī)的控制要求，把測量點(diǎn)的信息返回給上位機(jī)控制系統(tǒng)，其具體由無線收

55、發(fā)芯片，單片機(jī)，溫度測量設(shè)備來完成。上位機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成硬件有：nrf905無線收發(fā)芯片、80c52單片機(jī)、max232；下位機(jī)信息采集系統(tǒng)的硬件組成有：ds18b20數(shù)字溫度傳感器、80c52單片機(jī)、nrf905無線收發(fā)芯片。其整體功能原理見圖3-1與3-2【9】。上位機(jī)nrf905單片機(jī)80c52max232計(jì)算機(jī)pc圖3-1上位機(jī)部分功能原理圖ds18b20ds18b20ds18b20單片機(jī)80c52nrf905下位機(jī)圖3-2 下位機(jī)部分功能原理圖3.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.2.1 下位機(jī)部分電路設(shè)計(jì)在下位機(jī)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，按照功能主要分為兩個(gè)模塊：溫度采集模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送部分。溫度采集

56、模塊完成的是溫度數(shù)據(jù)的采集，主要是ds18b20溫度傳感器和單片機(jī)80c52的連接圖；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的功能是完成nrf905數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的初始化和數(shù)據(jù)的發(fā)送工作，在電路設(shè)計(jì)上主要涉及單片機(jī)80c52與nrf905的連接。3.2.1.1 溫度采集模塊溫度采集模塊主要涉及ds18b20與80c52的連接圖，具體接口連接見圖3-3【10】。圖3-3 溫度采集模塊接口圖3.2.1.2 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊nrf905是利用spi口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)80c52的雙向通信的，有四個(gè)spi接口引腳：miso（主spi輸入、從spi輸出）、mosi（主spi輸出、從spi輸入）、csn（spi使能）、sck（spi串行時(shí)鐘）與單