基于單片機(jī)的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.docHicrosoft文檔31KB畢業(yè)論文正文格式，docMicrosoftNord文檔無(wú)線溫度濕度數(shù)據(jù)采集CCddbDDB文件任務(wù)書一docMicrosoftford文檔37KB基于單片機(jī)的無(wú)踐溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，MicrosoftWord文檔無(wú)鑄溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pptMlicrosoftFotferF.中英文翻譯ToeMicrosoftlord文檔327KB畢業(yè)論文目錄格式docMicrosoftWord文檔"J腳一二零一一年六月目錄1 引言12 設(shè)計(jì)要求13 系統(tǒng)總體方案14 采集模塊硬件電路設(shè)計(jì)25 .1電源模塊設(shè)

2、計(jì)26 .2SHT10溫濕度傳感器37 .3AT89s52芯片介紹44.3.1 時(shí)鐘電路44.3.2 復(fù)位電路54.4nRF905功能的實(shí)現(xiàn)54.4.1 nRF905的接口54.4.2 nRF905的工作模式64.4.3 器件配置74.4.4 nRF905供電電源84.4.5 接收模塊硬件電路設(shè)計(jì)84.4.6 .1nRF905的接收流程85.2LCD1602液晶顯示96軟件設(shè)計(jì)106.1采集模塊軟件設(shè)計(jì)106.2接收模塊軟件設(shè)計(jì)126.3nRF905通過(guò)SPI口與單片機(jī)通訊137系統(tǒng)調(diào)試與性能分析14結(jié)論15致謝15參考文獻(xiàn)16附錄A發(fā)射模塊電路圖18附錄B接收模塊電路圖19附錄CnRF905

3、原理圖20附錄D實(shí)物圖21無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：溫濕度測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。通常，要實(shí)現(xiàn)溫濕度測(cè)量和自動(dòng)控制，監(jiān)控室與現(xiàn)場(chǎng)之間必須敷設(shè)大量的電纜，這是一個(gè)麻煩的問(wèn)題。本文提出采用無(wú)線溫濕度測(cè)量的方案，不必敷設(shè)電纜，可以節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間。該采集系統(tǒng)是以AT89S52S片為主要，利用數(shù)字式溫濕度傳感器SHT1眥行收集，將收集數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)AT89S52經(jīng)過(guò)處理從無(wú)線發(fā)送模塊nRF905發(fā)射出去，單片機(jī)通過(guò)模擬SPI實(shí)現(xiàn)與nRF905之間的通彳S,因?yàn)閚RF905兼具發(fā)射和接收功能,經(jīng)過(guò)一定距離的通信,接受模塊通過(guò)NRF90旃數(shù)據(jù)傳給AT89S52單片機(jī)經(jīng)處理后，將數(shù)據(jù)傳給顯示屏LCD

4、1602完成無(wú)線數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。關(guān)鍵詞：nRF905AT89S52AHT101引言溫度、濕度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境數(shù)據(jù)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中占有重要地位，比如濕度大溫度高的話會(huì)使糧食發(fā)芽，腐敗，有可能還會(huì)導(dǎo)致二氧化碳的增加，使進(jìn)入的工人窒息如果糧食發(fā)芽，會(huì)導(dǎo)致溫度升高，從而發(fā)生火災(zāi)等。所以對(duì)其進(jìn)行適時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量具有重要意義。而傳統(tǒng)的溫濕度傳感器需通過(guò)較復(fù)雜的電路才能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，且遠(yuǎn)距離傳輸會(huì)引起較大的誤差。本系統(tǒng)采用單總線數(shù)字溫濕度傳感器芯片SHT10直接將溫濕度變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，配合單片機(jī)及無(wú)線通信模塊nRF905進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到實(shí)時(shí)采集的目的。利用單片機(jī)對(duì)溫、濕度控制具有控溫

5、、濕精度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低，簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿足了工藝要求。本文介紹了利用AT89S52M溫濕度進(jìn)行智能化采集的過(guò)程。2設(shè)計(jì)要求溫濕度的測(cè)量在倉(cāng)庫(kù)管理，生產(chǎn)制造，科學(xué)研究以及日常生活中被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)量采用有線測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)布線工程，大大增加了系統(tǒng)成本，降低了系統(tǒng)靈活性，可維護(hù)性與可擴(kuò)展性。把無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到溫濕度測(cè)量系統(tǒng)中，由傳感器實(shí)時(shí)采集各節(jié)點(diǎn)處溫濕度的信息，經(jīng)處理后通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將溫濕度信息傳輸?shù)奖O(jiān)控終端，從而實(shí)現(xiàn)集成化，低成本和易操作的目的。本設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)單片機(jī)AT89S52直接連接傳感器，將測(cè)量得到的溫度和濕度數(shù)據(jù)顯示

6、在液晶屏上。上位機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸及顯示后再被傳輸至接受端的AT89S52,由單片機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以由液晶顯示板1602顯示的數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為主控制器，無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無(wú)線濕溫度檢測(cè)裝置。本系統(tǒng)由傳感器和接收機(jī)，以及顯示芯片組成。傳感器部分由數(shù)字溫濕度度傳感器芯片SHT10,單片機(jī)AT89S52,低功耗射頻傳輸單元nRF905和天線等組成。傳感器采用電源供電，接收機(jī)接收來(lái)自傳感器的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理、保存后在LCD1602上顯示，所存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)可以通過(guò)用行口連接射頻裝置與接收端進(jìn)行交換。單片機(jī)對(duì)nRF905的對(duì)外接口進(jìn)行SPI讀寫

7、操作，以此來(lái)控制nRF905的工作模式以及相關(guān)收發(fā)數(shù)據(jù)的操作，從而完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。nRF905溫濕度M433MHZM傳感器C無(wú)線發(fā)射無(wú)線接收C液晶顯示電源UU采集模塊接收模塊PreambleAddressPay_LoadCRC32bit32bit圖1系統(tǒng)通訊方式及總體框圖4采集模塊硬件電路設(shè)計(jì)顯示單元采用LCD1602液晶顯示，通過(guò)溫濕度度傳感器SHT10實(shí)現(xiàn)溫濕度的采集，通過(guò)射頻芯片nRF905實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和接收。采集模塊框圖2所示。SHT1的感器發(fā)送模塊電源圖2采集模塊框圖4.1 電源模塊的設(shè)計(jì)輸出+5V直流電源為設(shè)計(jì)中各個(gè)分電路、器件供電。如圖3所示。4.2U1圖3電源模塊電路圖S

8、HT10溫濕度傳感器傳統(tǒng)的溫濕度傳感器將溫濕度轉(zhuǎn)換成可以測(cè)量的電壓或電容進(jìn)行計(jì)算,雖然價(jià)格便宜，但精度不高，而且電路復(fù)雜，需要通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換才能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。而數(shù)字式傳感器測(cè)量得到的是數(shù)字量，可以直接與單片機(jī)相連。因此本設(shè)計(jì)傳感器選擇的是數(shù)字式溫濕度傳感器SHT10瑞士sensir0ro推出了shtxx單片數(shù)字溫濕度集成傳感器，采用CMOS過(guò)程微加工專利技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，該傳感器由兩個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)隙式測(cè)溫元件組成，并與一個(gè)14位AD轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)2-wire數(shù)字接口在單芯片中無(wú)縫結(jié)合，使得該產(chǎn)品具有功耗低，反應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

9、圖4溫濕度采集模塊單片機(jī)與SHT10接口電路部分：SHT10的SCK口和DATA口分別與單片機(jī)的P1.6口和P1.7口連接，DATA需要一個(gè)外部的上拉電阻（4.7k。等信號(hào)提拉至高電平，只有當(dāng)DATA為高電平時(shí)，SHT10才開始工作，如圖4所示。4.3 AT89S52芯片介紹AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel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AT89S52在眾多

10、嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位IO口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52是片內(nèi)有ROMEPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。用AT單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于

11、集成度的限制，單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)只能作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：有可供用戶使用的大量IO口線；內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限；應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖5單片機(jī)引腳圖4.3.1 時(shí)鐘電路AT89S52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。AT89S52單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，一種是內(nèi)部方式，利用時(shí)鐘內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；另一種是外部方式，時(shí)鐘信號(hào)由外部引入。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。振蕩晶體可以在1.2MHZ到2

12、4MHz之間選擇，常用的晶振頻率有6MHZ、12MHz和11.0592MHZ。電容CX1和CX2主要是幫助起振，稱為諧振電容,電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，當(dāng)時(shí)鐘頻率為12MHZ時(shí)典型值為30pFo所以本設(shè)計(jì)中振蕩晶體采用12MHz,電容選擇30pFo4.3.2 復(fù)位電路AT89S52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。VCCVCCP1.0U6

13、1,P1.0Vcc,P1.1P0.0,P1.2P0.1,P1.3P0.2,P1.4P0.3,P1.5P0.4,P1.6P0.5,P1.7P0.6,RESETP0.7,P3.0EA/Vpp,P3.1ALE/PROG,P3.2PSENP3.3P2.7,P3.4P2.6,P3.5P2.5,P3.6P2.4,P3.7P2.3,XTAL1P2.2,XTAL2P2.1,GNDP2.040P1.1239P0.0_R3_1KP1.2338P0.1P1.3437P0.20,5=1KP1.4536P0.3t61KP1.5635P0.4=LiKP1.6734P0.51r.JR81_IKP1.7833P0.61r1K

14、R9ilK9P3.01032P0.7人31R10|_KP3.11130P2.7P3.21229P3.31328P3.41427P2.6P3.51526P2.5P3.61625P2.4P3.71724P2.31823P2.21922P2.1Y1'|口|*12MHZ2021P2.0AT89S52VCCC630PC730P圖6單片機(jī)最小系統(tǒng)4.4 nRF905功能的實(shí)現(xiàn)nRF905單片無(wú)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。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(guò)SPI接口進(jìn)行編程配置。

15、nRF905系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附錄C4.4.1nRF905的接口nRF905主要包括三種接口：1）、模式控制接口:該接口由PWR、TRX_CE、TX_EN組成控制由nRF905組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和SPI編程模式；待機(jī)和SPI編程模式；發(fā)射模式；接收模式。2）、SPI接口：SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。在配置模式下單片機(jī)通過(guò)SPI接口配置高頻頭的工作參數(shù)；在發(fā)射接收模式下單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。3）、狀態(tài)輸出接口:提供載波檢測(cè)輸出CD,地址匹配輸出AM,數(shù)據(jù)就緒輸出DR。表1nRF905的引腳說(shuō)明管腳名稱管腳功能說(shuō)明1VCC電源電源+3.33.6VDC2T

16、X_EN數(shù)字輸入TX_EN=1TX模式TX_EN=0RX模式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)鐘輸出本模塊該引腳廢棄不用，向后兼容6CD數(shù)字輸出載波檢測(cè)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SPI時(shí)鐘12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地4.4.2nRF905的工作模式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

17、模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三個(gè)引腳決定。表2nRF905的工作模式PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI編程10XStandby和SPI編程110ShockBurstEX111ShockBurstTX與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號(hào)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，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(zhǎng)時(shí)間的空閑，這很有利于節(jié)能。由于nRF905工作于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，

18、當(dāng)一個(gè)包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(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(guò)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。(1) nRF905的發(fā)送流程A.當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過(guò)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；B.微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激發(fā)nRF905的Shock

19、BurstTM發(fā)送模式；C. nRF905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；D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直至UTRX_CE被置彳氐;E.當(dāng)TRX_CE被置低，nRF905發(fā)送過(guò)程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開始，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過(guò)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。(2) nRF905的節(jié)能模式nRF905的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和空閑模

20、式。在關(guān)機(jī)模式，nRF905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，具從空閑模式到發(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)。4.4.3器件配置所有配置字都是通過(guò)SPI接口送給nRF905。SIP接口的工作方式可通過(guò)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)。(1)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)

21、據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個(gè)寄存器組成。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。(2)射頻配置射頻寄存器的各位的長(zhǎng)度是固定的。然而，在ShockBurstTM收發(fā)過(guò)程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS4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)，34寄存器中的內(nèi)容保持不變。nRF905通過(guò)SPI接口

22、和微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，通過(guò)ShockBurstTM收發(fā)模式進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)可靠，使用方便。4.4.4nRF905供電電源另外，單片機(jī)的工作電壓為5V,本次設(shè)計(jì)提供的電源也為5V,而射頻芯片nRF905的工作電壓在3.3V到3.6V之間，因此必須要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，需要用一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS11173.3。U2AMS11173JT-VCCnRGVout23.3VC81|47uFC910uF圖7電壓轉(zhuǎn)換電路5接收模塊硬件電路設(shè)計(jì)nRF905接收上位機(jī)發(fā)射的數(shù)據(jù),將其傳輸至下位機(jī)的LCD1602顯示溫度和濕度，下面將主要介紹nRF905的接收過(guò)程和液晶顯示電路。M溫濕度甚小無(wú)線接收模塊圖8接收

23、模塊電路框圖5.1nRF905的接收流程A.當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式；B.650usSt,nRF905不斷監(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；C.當(dāng)nRF905檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高；D.當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高；E.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；F.微控制器把TRX_CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式；G.微控制器通過(guò)SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；H.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；I.

24、nRF905止匕時(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(hào)之后，具就知道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。5.2LCD1602液晶顯示本設(shè)計(jì)可以采用的顯示芯片包括：數(shù)碼管、點(diǎn)陣、LCD1602、LCD12864,其中數(shù)碼管價(jià)格便宜，但是只能顯示數(shù)字，點(diǎn)陣顯示的精度不夠，LCD1602和LCD12864都是既能顯示文字又能顯示數(shù)字，LCD1286

25、4的屏幕較大價(jià)格也較貴，由于本次設(shè)計(jì)只要求顯示溫度和濕度，考慮到成本、精度、美觀等方面的因素，本設(shè)計(jì)采用LCD1602顯示，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸后，溫、濕度數(shù)據(jù)信息將在1602液晶顯示芯片上進(jìn)行顯示，1602夜晶顯示芯片采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表3所示。表3LCD1602引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源止極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)命令選擇12D5數(shù)據(jù)5RW讀寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源

26、負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背

27、光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。U7LCD1602LCD1602klb井通6d5d4d3d2d1DOED到於ovcoDNG圖9LCD1602模塊電路圖為了能夠判斷無(wú)線溫濕度傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否正確，我們?cè)跀?shù)據(jù)采集模塊也設(shè)計(jì)了一個(gè)液晶顯示電路，通過(guò)采集模塊和接收模塊顯示的溫濕度數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)判斷傳輸是否準(zhǔn)確。將以上設(shè)計(jì)的傳感器電路，液晶顯示電路，無(wú)線傳輸和接收電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)等各單元電路進(jìn)行接口連接，構(gòu)層線溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)尺寸圖號(hào)修訂的總體電路圖。見(jiàn)附錄A和附錄Bob號(hào)期：11-Jun-2010第張共張文件：C:DocumentsandSettingsAdministrato耦癡隊(duì)無(wú)線溫度濕度數(shù)6

28、軟件設(shè)計(jì)56本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由采集模塊和顯示模塊構(gòu)成，程序設(shè)計(jì)主要有單片微處理器數(shù)據(jù)采集程序，NRF905發(fā)送和接收程序，液晶顯示程序構(gòu)成。6.1 采集模塊軟件設(shè)計(jì)首先初始化SHT10將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的P1.部DP1.7腳控制SHT10的SCK和DATA。主機(jī)通過(guò)SPI接口向905配置寄存器寫入信息并通過(guò)天線發(fā)送，同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在LCD1602上。初始化測(cè)溫濕度判斷SHT10Y是否出錯(cuò)N顯不'溫濕度無(wú)線發(fā)射延時(shí)100ms圖10采集模塊主程序在進(jìn)行采集模塊軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要將nRF905設(shè)置為發(fā)送狀態(tài)，TRX_CE=0,TX_EN=1,如圖12所示。開始16

29、02和SHT10初始化延時(shí)0.2SSHT10通讀取溫濕度讀取成功否?信重啟線性擬合數(shù)據(jù)1602顯示數(shù)據(jù)延時(shí)0.8S圖11液晶顯示流程圖開始SPI配置寄存器，TRX_CE為低，TX_EN為高裝載數(shù)據(jù)和對(duì)方地址TRX_CE為高嗎？NY進(jìn)入發(fā)送模式數(shù)據(jù)發(fā)送完成NDR為高嗎？Y置低TRX_CE進(jìn)入空閑狀態(tài)圖12nRF905發(fā)送流程圖6.2 接收模塊軟件設(shè)計(jì)接收模塊主要包括nRF905接收程序和液晶顯示程序。初始化判斷是否有數(shù)據(jù)Y接收數(shù)據(jù)判斷數(shù)據(jù)格N丟失式是否正確Y顯示圖13接收模塊主程序與發(fā)送模塊相同，在接收模塊軟件設(shè)計(jì)中，同樣要先將nRF905設(shè)置為接收狀態(tài)，TRX_CE=1,TX_EN=0,這樣主

30、機(jī)才能從nRF905讀取數(shù)據(jù)開始SPI配置寄存器，TRX_CE為高，TX_EN為低，進(jìn)入接收狀態(tài)載波監(jiān)測(cè)引起CD為高？NY接收地址數(shù)據(jù)N地址匹配引腳AM為高？接收數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)正確？DR引腳置高，TRX_CE置低，進(jìn)入空閑狀態(tài)主單片機(jī)從SPI讀取數(shù)據(jù)Y讀取完畢N圖14nRF905接收流程圖6.3 模擬SPI口的實(shí)現(xiàn)由于單片機(jī)不存在SPI口，為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與nRF905的通訊，需要進(jìn)行模擬SPI口，SPI口的工作方式可以通過(guò)SPI指令進(jìn)行設(shè)置。首先必須設(shè)置器件的發(fā)送接收模式才能保證有效的數(shù)據(jù)發(fā)送接收。SPI口外圍串行接口包括：MOSI（主機(jī)寫操作）、MISO（主機(jī)讀操作）、SCK（串行時(shí)鐘信號(hào)，

31、由主機(jī)控制）、CSN（片選信號(hào)，低電平有效），SPI口的讀寫操作如圖15和圖16所示。圖15SPI讀操作時(shí)序圖16SPI寫操作時(shí)序7系統(tǒng)調(diào)試與性能分析首先在元器件的布局方面，把相互有關(guān)的元件放得比較近，例如：晶振、單片機(jī)的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪音，在放置元件時(shí)的時(shí)候把它們靠近些。地線應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式，提高了電路的抗干擾能力，電路提供的電源是具有穩(wěn)壓作用的+5V電源。單片機(jī)選用12MHZ的晶振，因?yàn)檫@樣有利于得到?jīng)]有誤差的波特率。特別是當(dāng)與單片機(jī)進(jìn)行通信的話，選用這種晶振比較好。由于單線數(shù)字溫度傳感器SHT10,測(cè)溫相當(dāng)準(zhǔn)確，我們主要時(shí)間花在了，單片機(jī)軟件程序的編輯和調(diào)試以及電路模塊的制作方面。在使

32、用nRF905進(jìn)行無(wú)線傳輸時(shí)，使用的程序就是模塊自帶的程序，我所要做的就是進(jìn)行稍許修改，并進(jìn)行調(diào)用函數(shù)。另外還要注意的就是單片機(jī)共有4個(gè)雙向的8位并行IO端口，但是當(dāng)P0口作為輸出端口使用時(shí)必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。結(jié)論本系統(tǒng)能較好地完成一個(gè)半雙工無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸工作，在空曠地帶數(shù)據(jù)傳輸平均有效距離為200m；在復(fù)雜環(huán)境下，由于發(fā)射接收模塊屬于微功率器件，一般數(shù)據(jù)傳輸有效距離在20m-50m之間?；趩纹瑱C(jī)89S52、溫濕度傳感器SHT10和射頻模塊NRF905構(gòu)成的無(wú)線溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算處理方便簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。另外由于本次設(shè)計(jì)的程序使用語(yǔ)言編程，由于許多模塊本身自帶語(yǔ)言，

33、大大減小了編程的難度。本方案的可擴(kuò)展性比較強(qiáng)，整個(gè)程序的程序框架已經(jīng)搭建好，可以繼續(xù)編寫程序完成其他功能。例如：添加語(yǔ)音播報(bào)功能；添加超高溫報(bào)警功能等。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，焊接，程序設(shè)計(jì)，調(diào)試等工作的同時(shí)，更加深入的了解了溫度傳感器，無(wú)線傳輸模塊，以及單片機(jī)的結(jié)構(gòu)功能和具體應(yīng)用，也使我們對(duì)電路PCB板有了更深的認(rèn)識(shí)。在老師和同學(xué)們的幫助下，我完成了本次設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)溫度的無(wú)線采集和實(shí)時(shí)顯示，并且相當(dāng)精確。我們的電路板雖然簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)放等元件，但可以基本上完成此系統(tǒng)的任務(wù)，在電源的穩(wěn)定，和電路的焊接方面，我也相應(yīng)的補(bǔ)充改進(jìn)了我的設(shè)計(jì)方案。致謝經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，論文終于順利地完成

34、。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了馬賓老師大量的心血。馬老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，督促我完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中他讓我學(xué)到了許多了關(guān)于51系列單片機(jī)方面的知識(shí)。除此以外自己的實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。本論文的順利完成，也離不開其他各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝和我一起生活四年的室友，在我遇到不解時(shí)，是你們和我不斷討論，遇到挫折時(shí)，不斷鼓勵(lì)我。另外，實(shí)驗(yàn)室的老師也時(shí)常幫助我，在此我也衷心的感謝他們。感謝在本科學(xué)習(xí)期間給我諸多教誨和幫助的工學(xué)院的各位老師，是你們讓我在校期間學(xué)會(huì)許多專業(yè)知識(shí)，才使得這次設(shè)

35、計(jì)可以順利完成再次感謝傳授我知識(shí)的每一位老師，馬上就要走出校門，走上工作崗位，我將帶著你們所傳授的技能去打拼去奮斗，謝謝你們！參考文獻(xiàn)1 .黃友銳.單片機(jī)原理及應(yīng)用.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2006.112 .黃智偉.無(wú)線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.3 .陳杰，黃鴻.傳感器與力測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社，2002.84 .莢莢慶，王代華，張志杰.基于nRF905的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)J.國(guó)外電子元器件.2008,(1):29-31.5 .李建設(shè).低功耗低成本溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)J.節(jié)能，2006,(05)6 .譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,1991.

36、77 .孟臣，李敏.數(shù)字式溫濕度傳感器原理與應(yīng)用J.世界電子元器件，2003(8):66268.8 .CotterW.塞爾.無(wú)線通信設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全M.張之超等譯.北京：人民郵電出版社，20049 .JacbMillman,ArvinGrabel:Microeletronics,2ndEdition,McGraw-Hill,I-nc.,198810 .AtmelCoporation.AT89S52.pdfEBOL.(2001-01-07)2008-08-14.S.Norway:NordicVLSIASA,2005.TitleADesignofWirelessTemperatureandHum

37、iditySystemAcquisitionAbstractThemeasurementoftemperatureandindustrialfield.Inordertoavoidthetraditionalwiringinstallation,theelectromagneticinterferenceandsignalattenuationcausedbymeasuring,thisarticlesystemtreatsAT89S52asthecore,andmeasureswithSHT10,themeasuringdataissenttoMCU,MCUcancommunicatewithnRF905throughSPIPorts,MCUtransfersthedatatonRF905,becausenRF905andreceiving,afteracertaindistanceoftransmission,thedataistransmittedtoMCUthroughantennaofnRF905.Atthesametime,