基于单片机的多路无线温度检测装置

基于单片机的多路无线温度检测装置内容摘要：

时钟电路，另外， AT89S52 可降至 0HZ 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节点模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM，定时器 /计数器，串口，中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 AT89S52 的引脚结构 VCC:电源 GND:地 P0 口 ： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8个 TTL 逻辑电平，对 P0 端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为 低 8 位地址 /数据复用。 在这种模式下 P0 具有背部上拉电阻。 P1 口 ： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 输出缓冲器能驱动 4 个口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于背部电阻的原因，将输出电流的触发输入，具体的如下图。 １９ P2 口 ： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数 据存储器时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1，在使用 8 位地址访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2锁存器的内容。 在 FLASH 编程和校验时， P2 口也接受高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口 ： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写“ 1“时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。 P3 口亦可以作为 AT89S52 特殊功能使用，如下图： RST: 复 位 输 入。 晶振工作 时 ， RST脚持 续 2 个机器周期高 电 平将使 单 片机 复位。 看 门 狗 计时 完成后， RST 脚 输 出 96 个晶振周期的高 电 平。 特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能无效。 DISRTO默 认 状 态 下， 复 位高 电 平有效。 ALE/PROG： 地址 锁 存控制信号（ ALE）是 访问 外部程序存 储 器 时 ， 锁 存低 8 位 ２０ 地址的 输 出脉冲。 在 flash编 程 时 ，此引脚（ PROG）也用作 编 程 输 入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定 频 率 输 出脉冲，可用来作 为 外部定 时 器或 时钟 使用。 然而，特 别强调 ，在 每 次 访问 外部 数据存 储 器 时 ， ALE脉冲将会跳 过。 如果需要，通 过 将地址 为 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作将无效。 这一位置 “ 1” ， ALE 仅 在 执 行 MOVX 或 MOVC指令 时 有效。 否 则 ， ALE 将被微弱拉高。 这 个 ALE 使能 标 志位（地址 为 8EH的 SFR的第 0位）的 设 置 对 微控制器 处 于外部 执 行模式下无效。 PSEN:外部程序存 储 器 选 通信号（ PSEN）是外部程序存 储 器 选 通信号。 当AT89S52从外部程序存 储 器 执 行外部代 码时 ， PSEN在 每 个机器周期被激活 两 次，而在 访问 外部数据存 储 器 时 ， PSEN将不被激活。 EA/VPP:访问 外部程序存 储 器控制信号。 为 使能从 0000H 到 FFFFH的外部程序存 储 器 读 取指令， EA必 须 接 GND。 为 了 执 行内部程序指令， EA应该 接 VCC。 在 flash编 程期 间 ， EA也接收 12伏 VPP电压。 XTAL1:振 荡 器反相放大器和内部 时钟发 生 电 路的 输 入端。 XTAL2:振 荡 器反相放大器的 输 出端。 定 时 器 2 寄存器： 寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定 时 器 2 的控制位和状 态 位和寄存器 对 RCAP2H和 RCAP2L是定 时 器 2的捕捉 /自 动 重 载 寄存器。 中断寄存器： 各中断允 许 位在 IE 寄存器中，六个中断源的 两 个 优 先 级 也可 在IE中 设 置。 双数据指 针 寄存器： 为 了更有利于 访问 内部和外部数据存 储 器，系 统 提供了两 路 16位数据指 针 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 选择 DP0； DPS=1 选择 DP1。 用 户应该 在 访问 数据指 针 寄存器前先初始化 DPS至合理的 值。 AT89S52 的最小系统 ２１ 图 无线收发模块 nRF905 nRF905 的概述及其特点 当前应用比较广泛的 RF短距离数据通信芯片主要有 nRF401,nRF905和 C1000，以及内 嵌 8051 的无线 SoC 芯片，本文主要采用了 nRF905 芯片。 该芯片采用了好的电源管理方式和快速的 shockburst 技术，功耗低，工作可靠，没有复杂的通讯协议，完全对用户透明，同种产品之间可以自由通讯，具有较高的传输速率。 nRF905 单片无线收发器工作在 433/868/915MHz 的 ISM 频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体振荡器和一个调节器组成，工作模式的特点是自动产生前导码和 CRC。 可以很容易通过 SPI 接口进行编程配置。 电流消耗很低，在发射功率为 1odbm 时，发射电流为 11ma，接受电流为 进入 POWERDOWN 模式可以很容易实现节电。 ２２ 特点 应用 1. 真正的单片 无线数据通讯 2. 低功耗 ShockBurst 工作模式 报警及安全系统 3. 工作电源电压范围 家庭自动化 4. 多通道工作 ETSI/FCC 兼容 无线遥控 5. 通道切换时间 650us 监测 6. 极少的材料消耗 汽车 7. 无需外部 SAW 滤波器 遥感勘测 8. 输出功率可调至 10dBm 无线门禁 9. “传输前监听”的载波检测 协议 玩具 ，有数据准备就绪信号输出 ，当地址正确输出地址匹配信号 CRC 和前导码 (TX)，输出功率 10dBm 时典型值为 11mA （ RX），典型值为 脚小封装无限收发器 术语表 ADC 模拟到数字转换 AM 地址匹配 CD 载波检测 ２３ CLK 时钟 CRC 循环亢余校验 DR 数据准备就绪 GFSK 高斯频移键控 ISM 工业的，科学的，医学的 KSPS KILO 每秒采样 MCU 微控制单元 PWR_DWN 掉电 PWR_UP 上电 RX 接受 SPI 串行可编称接口 CNS SPI 片选 MISO 主 SPI 输入，从 SPI 输出 MOSI 主 SPI 输出，从 SPI 输入 SCK SPI 串行时钟 SPS 每秒采样 STBY Standby TRX_CE 发射接收使能 TX 发射 TX_EN 发射使能 nRF905 的电气特性 ２４ 1. 输出频率 4MHZ,外部时钟脚负载为 5PF,晶体为 4MHZ 2. 晶体为 4MHZ 3. POWERDOWN 模式时 SPI 时钟为 1MHZ 4. 工作在 433,868,915MHZ 的 ISM 频段 5. 晶体频率有 5种不同取值 6. 通道宽度和通道间隔为 200KHZ nRF905 的工作模式 nRF905 有两种活动模式和两种节电模式 活动模式 Shockburst RX Shockburst TX 节电模式 掉电和 SPI编程 STANDBY 和 SPI 编程 nRF905 工作模式由 TRX_CE,TX_EN,PWR_UP 的设置来设置编程。 nRF905 的参数 ２５ nRF905 的电路图 图 显示模块 本系统主要采用 LED7 段数码管显示，接收端和发射端都采用此数码管显示。 P0口由上拉电阻提高驱动能力，作为数据输出。 口到 口作为数码位选 参数 数值 单位 最低工作电压 V 最大 发射功率 10 dBm 最大数据传输率 100 Kbps 输出功率时的工作电流 11 MA 接受模式时工作电流 MA 温度范围 40 to +85 C 典型灵敏度 100 DBM POWERDOWN 模式电流 UA ２６ S1~S3。 如图所示： 图 电源模块 本设计需要一个 VCC +5V 电压给单片机提供工作电压。 此处由 USB 电源直接接入 +5V 电压，提供给单片机和其他模块。 接入后发光二极管点亮。 由于无线发射模块 nRF905 模块的工作电压为 +，所以采用如下图的电平转换电路。 该电路将 +5V 电源转经过低压差电压调节器 LM1117 转换为 +。 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 图 单片机硬件 发送端电路图 发送端原理图如下： ２８ 图 (发送端电路图 ) 电源模块：由 VCC提供 +5V 高电平， Power 接口接入，经过 LM1117 降压为 +电平，为 nRF905 模块提供高电平。 显示模块： P3 口接无线模块的控制端口。 — 接数码管段选端 D0D7。 无线模块控制模块：无线模块由 P2口控制。 报警模块：蜂鸣器由 控制。 温度采集模块：温度采集由 DS18B20 I/O 端接入单片机 口。 单片机最小系统： X1， X2 接外部振荡电路， RESET 端接复位电路， EA端接高。 接收端电路图 ２９ 原理图如下图： 图 （接收端电路图） 接收端由 单片机主控电路、 USB 电源 +5V 接入、无线模块供电电路、数码管显示接口。 单片机主控电路由 AT89S52 最小系统组成。 报警模块由 控制。 +5V 电源由 USB 接口提供给单片机和其他模块。 接入后发光二极管点亮。 单片机最小系统： X1， X2 接外部振荡电路， RESET 端接复位电路， EA端接高。 单片机软件设计 ３０ 发送端流程图 图 （发送端流程图） 首先通过对 nRF905 配置口定义及 DS18B20 初始化，这里要注意的是由于每个DS18B20 的序列号都不一样，所以在写正式的程序之前，要先通过程序来显示出DS18B20 的序列号，得出我所用两个 DS18B20 的序列号为 : 0x28 ,0x96 ,0x70 ,0x27 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x62 0x28 ,0x3A ,0x48 ,0x16 ,0x03 ,0x00 ,0x00 ,0x3E 通过 ROM操作指令和存储器操作指令将温度送至数码管由显示程序现实程序，开始 初始化 从 DS18B20 中读取温度 检查是否超出警戒温度 数据由数码管显示并由无线发射模块发射 数据经无线发射模块发射 ３１ 在经由 nRF905 发射模块发射。 接收端流程图 图 （接收端流程图） 接收端的程序设计首先 NRF905 控制 IO口， NRF905 配置寄存器，接受温度数据，读取接受缓冲区数据。 整个系统主要通过 2个 DS18B20 来读取室内温度，传送距离在 5米以内通过无线模块来发送和接收温度。 数码管上显示的 2 表示的是两个温度传感器各自显示。 为了能够体现两个 DS18B20 的所得温度的不同，用手按住一个传感器来使一个传感器温度上升从而体现温度的不同。 具体现象如下图： 开始 初始化 配置 nRF905 模式 接收温度数据 显示温度数据 记录显示温度并检查 ３２ 图 （发送端发送一个温度） 发射端读取第一个 DS18B20 的温度 ， 1 表示读取第一个温度传感器的温度， 29为测得的室温。 ３３ 图 （接收端接收第一个温度） 接收端接受第一个发送的温度，接收到的第一个传感器的温度为 29度 图 （发送端读取第二个温度传感器的温度）。