基于WIFI模塊和單片機的無線數(shù)據(jù)傳輸(附代碼)

1、南京工業(yè)大學計算機科學與技術(shù)學院Project3課程設(shè)計2014-2015學年第二學期 班 級： 浦電子1203 組員姓名： 組員學號： 指導老師：武曉光，胡方強，包亞萍 袁建華，毛錢萍 2015年7月8日31目 錄第1章 階段任務(wù)第二章基于WIFI模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?.1 時鐘模塊1.2 最小單片機系統(tǒng)的原理1.3 溫度傳感器DS18B201.4 串口 1.5 WIFI模塊第三章 基于WIFI模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)2.1 WIFI模塊設(shè)置 2.2 串口部分設(shè)置 2.3 調(diào)試與運行過程第四章 程序與框圖第五章 小結(jié) 第一章 階段任務(wù)：第一階段（1天）1、了解課程所給的WIFI模塊，并詳

2、細研讀其說明書 2、復習單片機知識（2天）1、了解溫濕度傳感器模塊，并設(shè)計其硬件模塊 2、了解lcd1602顯示模塊，并設(shè)計其硬件模塊（2天）1、設(shè)計整合電路：5v轉(zhuǎn)3.3v電路 2、串口通訊電路第二階段（4天） 1、鏈接并完成整體電路圖的設(shè)計，并檢查 2、焊接電路并調(diào)試。第三階段（3天）1、根據(jù)設(shè)計的硬件模塊設(shè)計程序 （1）：溫濕度傳感器模塊 （2）：串口通訊模塊 （3）：WIFI傳輸與接收模塊 （4）：顯示電路模塊 （3天）2、將設(shè)計好的模塊程序燒錄到單片機內(nèi)，調(diào)試第四階段：2天 （2天）寫報告 第二章 基于WIFI模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑頃r鐘DS1302模塊：電路原理圖：DS1302與單

3、片機的連接也僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。讀寫時序說明：DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_始輸出。在控制字指令輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時序如圖單片機最小系統(tǒng)的原理：說明復位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合"電容電壓

4、不能突變"的性質(zhì),可以知道,當系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位.晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級時歇,方便定時操作)單片機:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機特別注意:對于31腳(EA/Vpp),當接高電平時,單片機在復位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行;當接低電平時,復位后直接從外部ROM的00

5、00H開始執(zhí)行.溫度傳感器DS18B20的原理（連接到單片機最小系統(tǒng)，并將溫度發(fā)送給WIFI模塊)： 3.1.1 DS18B20性能特點 (1) 獨特的單線接口方式，只需一個接口引腳即可通信；(2) 每一個DS18B20都有一個唯一的64位ROM序列碼；(3) 在使用中不需要任何外圍元件；(4) 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍:+3.0V-+5.5 V；(5) 測溫范圍:-55 -+125，在-10-+85范圍內(nèi)精度為+0.5，分辨率為0.0625；(6) 通過編程可實現(xiàn)9-12位的數(shù)字讀數(shù)方式。溫度轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字信號所需時間最長為750ms，而在9位分辯模式工作時僅需93.75ms；(7) 用戶

6、可自設(shè)定非易失性的報警上下限值；(8) 告警搜索命令可識別和定位那些超過報警限值的DS18B20；(9) 多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫；(10)電源極性接反時，DS18B20不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；3.1.2 DS18B20內(nèi)部存儲器及溫度數(shù)據(jù)格式對于DS18B20內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)（如圖3.1），它包括一個暫存RAM和一個非易失性電可擦除EERAM,后者存放報警上下限TH、TL。當改變TH、T L中的值時，數(shù)據(jù)首先被寫進暫存器的第二、三字節(jié)中，主機可再讀出其中內(nèi)容進行驗證。如果正確，當主機發(fā)送復制暫存器命令，暫存器的第二、三字節(jié)將被復制到TH、TL中，這樣處理

7、有利于確保該數(shù)據(jù)在單總線上傳輸?shù)耐暾?。暫存器結(jié)構(gòu) EERAM結(jié)構(gòu)溫度低字節(jié) （BYTE0）溫度高字節(jié) （BYTE1）上限報警溫度TH（BYTE2）下限報警溫度TL（BYTE3）結(jié)構(gòu)寄存器 （BYTE4）保留 （BYTE5）保留 （BYTE6）保留 （BYTE7）CRC （ BYTE8）THTL結(jié)構(gòu)寄存器圖3.1 DS18B20結(jié)構(gòu)框圖 暫存存儲器作用是在單線通信時確保數(shù)據(jù)的完整性，它由8字節(jié)組成，頭兩個字節(jié)表示測得的溫度讀數(shù)。以12位轉(zhuǎn)化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式（溫度的存儲形式如表3.1）及計算：12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個高低8位的RAM中，二進制中的前面5位

8、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才能得到實際溫度8。 表3.1 溫度的存儲形式高8位SSSSS262524低8位232221202-12-22-32-4S=1時表示溫度為負，S=0時表示溫度為正，其余低位以二進制補碼形式表示，最低位為1時表示0.0625 。溫度/數(shù)字對應(yīng)關(guān)系如表3.2所示。表3.2 DS18B20溫度/數(shù)字對應(yīng)關(guān)系表溫度（）輸出的二進制碼對應(yīng)的十六進制碼+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 0

9、0000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0110 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FF6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20有六條控制命令，如表3.3所示： 表3.3 控制命令指    令約定代碼

10、操      作    說      明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU3.1.3 DS18B20操作命令及時序特性DS18B20對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求，它是在一根I

11、/O線上讀寫數(shù)據(jù)的。同時，DS18B20為了保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性，它有著嚴格的通信協(xié)議。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議，如主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作 。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始的，如果要單總線器件送回數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動

12、讀時序完成數(shù)據(jù)的接收。另外，數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先9。（1）DS18B20的復位時序主機控制DS18B20完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復位脈沖（最短為480µs的低電平），接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)，DS18B20在檢測到I/0引腳上的上升沿之后，等待1560µs，然后發(fā)出存在脈沖(60240)µs的低電平。如圖3.2所示。（2）DS18B20的讀時序DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。DS18B20的讀時序是從主機把單總線拉低后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，從而讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20完成一個讀時

13、序的過程，至少需要60µs。如圖3.3所示。圖3.2 DS18B20的復位時序圖3.3 DS18B20的讀時序（3）DS18B20的寫時序DS18B20的寫時序同讀時序一樣，仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60µs，保證DS18B20能夠在15µs到45µs之間能正確地采樣I/O總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15µs之內(nèi)就得釋放單總線。如圖3.4所示。圖3.4 DS18B20的寫時序由DS18B20的通訊協(xié)議得知，主機控制DS18B20完

14、成溫度轉(zhuǎn)換的過程必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，從而對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500µs，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660µs左右，然后發(fā)出60240µs的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。串口部分（讓WIFI與電腦，單片機進行通訊）串口原理圖：80C51串行口的結(jié)構(gòu)圖：80C51串行口的工作方式 ：方式1方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳，傳送一幀數(shù)據(jù)的格式如圖所示。其中1位起始位，8位

15、數(shù)據(jù)位，1位停止位。1、 方式1輸出 方式1輸入用軟件置REN為1時，接收器以所選擇波特率的16倍速率采樣RXD引腳電平，檢測到RXD引腳輸入電平發(fā)生負跳變時，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。接收過程中，數(shù)據(jù)從輸入移位寄存器右邊移入，起始位移至輸入移位寄存器最左邊時，控制電路進行最后一次移位。當RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位為1）時，將接收到的9位數(shù)據(jù)的前8位數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9位（停止位）進入RB8，并置RI=1，向CPU請求中斷 始位1位，數(shù)據(jù)9位（含1位附加的第9位，發(fā)送時為SCON中的TB8，接收時為RB8），停止位1位，一幀數(shù)據(jù)

16、為11位。方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32，方式3的波特率由定時器T1的溢出率決定。WIFI模塊：使用接口：1 電源接口系統(tǒng)采用標準電源插座，外徑5.5mm內(nèi)徑2.1mm的標準尺寸，內(nèi)正外負，輸入電壓范圍548V，電流350mA2 指示燈 ID 名稱 描述 1 Power 設(shè)備供電后亮 2 Ready 內(nèi)部Linux系統(tǒng)啟動完成后亮 3 Link 網(wǎng)絡(luò)連接建立后亮 4 RXD 本設(shè)備的串口收到數(shù)據(jù)閃爍 5 TXD 本設(shè)備通過串口向外發(fā)送數(shù)據(jù)時閃爍2.3 RS232接口設(shè)備的串口為公口(針)，RS232 電平(可以直接連電腦串口的電平)，引腳順序與計算機的COM 口保持一致，與電

17、腦連接時需要用交叉線(2-3 交叉，7-8 交叉，5-5 直連，7-8 可以不接但是一定不能直連電腦，否則可能導致工作不正常)，一共有6 根線有定義，其余懸空。 序號 名稱描述 2 RXD設(shè)備數(shù)據(jù)接收引腳 3 TXD設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送引腳 GND信號地 RTS請求發(fā)送 CTS清除發(fā)送 VCC默認未使用，PCB 上有個焊盤跳線，需要時可以將它與設(shè)備的電源輸入正極連接，用于給串口傳感器供電或者外部通過串口線給設(shè)備供電。 第三章 基于WiFi模塊的無線傳輸?shù)膶崿F(xiàn)2.1 WIFI模塊的設(shè)置2.2串口部分設(shè)置2.3調(diào)試：運行過程：單片機首先運行，然后對DS18B20和DS1302，LCD1602進行初始化，接

18、著對DS18B20和DS1302進行寫設(shè)置，讀取溫度和時間，單片機處理數(shù)據(jù)，將其在LCD1602上顯示，單片機進行串口初始化并通過串口程序?qū)囟群蜁r間準備好，等到串口接收到相應(yīng)的信號，在發(fā)送數(shù)據(jù)。在程序內(nèi)檢測溫度，若溫度超過設(shè)定的值（值可通過終端修改），將發(fā)出報警信號。蜂鳴器報警，待溫度下降后（可通過終端打開降溫系統(tǒng)），蜂鳴器關(guān)閉。 第五章 程序與框圖程序：#include<reg52.h>#include<string.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned

19、 intsbit DQ=P20;sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;sbit dula=P26;sbit wela=P27;/sbit led=P10;sbit sclk=P14; /時鐘信號線sbit io=P15; /信號線sbit ce=P16; /片選,也是RSTsbit buzz=P23;sbit ledle=P25;unsigned int temp,temp1,temp2,temper,xs,flag,a,s,cc;unsigned char j;uchar code day="1234567"uchar shi,fen,miao,ni

20、an,yue,ri;uchar cdflag;uchar code number="0123456789"sbit ACC0 = ACC0; /定義寄存器ACC的零位sbit ACC7 = ACC7;void delay1(unsigned int m)unsigned int i,j;for(i=m;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);void delay(unsigned int m)while(m-);/*DS18B20程序*/void Init_DS18B20()unsigned char x=0;DQ=1;delay(8);DQ=0;de

21、lay(80);DQ=1;delay(4);x=DQ;delay(20);uchar ReadOneChar()unsigned char i=0;unsigned char dat=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;dat>>=1;DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;delay(4);return(dat);void WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(5);DQ=1;dat>>=1;void d

22、uwendu()unsigned char a=0;unsigned char b=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);WriteOneChar(0x44);delay(5);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);WriteOneChar(0xbe);delay(5);a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();temp1=(b<<4)&0x7f; /去除高四位，即正負位 temp1+=(a&0xf0)>>4; /個位temp2=a&0x0f; /小數(shù)temp=

23、(b*256+a)>>4); /整數(shù)xs=temp2*0.0625*10;temper=temp+xs;/*lcd程序*/void write_com(uchar com)lcdrs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/* 串口初始化 */void ckinit()TMOD=0x20;/設(shè)置定時器1為工作方式2TH1=0xfa;TL1=0xfa;TR1=1;REN=1; /允許串

24、行接收SM0=0;SM1=1; /工作方式1/SCON=0x50;PCON=0x80; /波特率加倍EA=1;ES=1;/*LCD1602初始化 */void lcdinit()dula=0;wela=0;ledle=0;lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0e);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80+0x10);/* 溫度顯示 */void display()write_com(0x80+0x40);/write_data(numbertemper/100);write_data(numbertemp

25、/10);write_data(numbertemp%10);write_data('.');write_data(numberxs%10);write_data('C');void fas(unsigned char dat) ES=0;/串口中斷允許位SBUF=dat;while(!TI);TI=0;ES=1;/* 發(fā)送字符串函數(shù) */void fss(unsigned char *str)uchar b,i;b=strlen(str);for(i=0;i<b;i+)fas(*str);str+; /* DS1302寫字節(jié)程序 */void write

26、_ds1302_byte(uchar add) /DS1302寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)uchar i; ACC = add; for(i=8; i>0; i-) io = ACC0; /就是把最低位的數(shù)據(jù)傳輸給IO sclk = 1; /時鐘拉高讀走數(shù)據(jù) sclk = 0; /時鐘拉低允許數(shù)據(jù)變化 ACC = ACC >> 1; /把ACC右移一位，然后又把最低的一位傳送過去 /* DS1302讀字節(jié) */uchar read_ds1302_byte() /讀DS1302一個字節(jié)uchar i; for(i=8; i>0; i-) ACC = ACC >>1; /特別

27、說明，讀回來的數(shù)據(jù)是從最低位到最高位。 ACC7 = io; /把讀回來的數(shù)據(jù)存到ACC寄存器的最高位，然后在移到最低位 sclk = 1; sclk = 0; return ACC; /* DS1302寫地址數(shù)據(jù) */void write_ds1302(uchar add, uchar dat)/寫任意地址，任意數(shù)據(jù)ce=0; /根據(jù)時序圖編寫sclk=0;ce=1; /片選打開write_ds1302_byte(add);write_ds1302_byte(dat);io=0; /釋放總線sclk=0; /時鐘釋放ce=0; /片選關(guān)閉/* DS1302讀地址數(shù)據(jù) 返回值：時間 */uch

28、ar read_ds1302(uchar add) /讀任意地址數(shù)據(jù)uchar temp;ce=0;sclk=0; ce=1; /片選打開write_ds1302_byte(add);temp=read_ds1302_byte();sclk=0; /時鐘釋放io=0; /釋放總線ce=0; /片選關(guān)閉return temp;/* 時間顯示函數(shù) */void dis_sj() uchar th,tl;nian=read_ds1302(0x8d); /年寄存器yue=read_ds1302(0x89); /月寄存器ri=read_ds1302(0x87); /日寄存器write_com(0x80+

29、0x08); /設(shè)置時位置th=nian>>4;write_data(numberth); /刷新年高位tl=nian&0x0f;write_data(numbertl); /刷新年低位write_data('-');th=yue>>4;write_data(numberth);tl=yue&0x0f;write_data(numbertl);write_data('-');th=ri>>4;write_data(numberth);tl=ri&0x0f;write_data(numbertl);shi

30、=read_ds1302(0x85); /時寄存器fen=read_ds1302(0x83); /分寄存器miao=read_ds1302(0x81); /秒寄存器write_com(0x80+0x48);th=shi>>4;write_data(numberth); /刷新時高位tl=shi&0x0f;write_data(numbertl); /刷新時低位write_data(':');th=fen>>4;write_data(numberth);tl=fen&0x0f;write_data(numbertl);write_data(

31、':');th=miao>>4;write_data(numberth);tl=miao&0x0f;write_data(numbertl);void fssj()uchar th,tl;th=nian>>4;fas(numberth);tl=nian&0x0f;fas(numbertl);fas('-');th=yue>>4;fas(numberth);tl=yue&0x0f;fas(numbertl);fas('-');th=ri>>4;fas(numberth);tl=

32、ri&0x0f;fas(numbertl);fss(" ");th=shi>>4;fas(numberth);tl=shi&0x0f;fas(numbertl);fas(':');th=fen>>4;fas(numberth);tl=fen&0x0f;fas(numbertl);fas(':');th=miao>>4;fas(numberth);tl=miao&0x0f;fas(numbertl);fss(" ");fss("Temp: ");void main()ckinit();lcdinit();cc=30;duwendu();delay1(1000);while(1)duwendu();d