《（毕业设计论文）基于SoC无线温度采集系统的设计(软件)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）基于SoC无线温度采集系统的设计(软件)（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 杨姣姣 学 号： 208060211 系 部： 通信工程学院 专 业： 无线通信 题 目：基于 SoC 无线温度采集系统的设计 (软件) 指导者： 邹曙光 讲师 评阅者： 2010 年 6 月 南 京 A Dissertation Submitted to Nanjing Institute of Technology For the Academic Degree of Bachelor of Science By supervised by College of Communication Engineering TheThe Sy
2、stemSystem DesignDesign ofof Short-distanceShort-distance WirelessWireless TemperatureTemperature CollectionCollection Jiaojiao Yang Shuguang Zou Nanjing Institute of Technology June 2010 摘要 随着工农业生产对温 度的要求越来越高，准确测量温度变得至关重要。本 系统的设计主要是针对恶劣环境下的工业现场以及高科技大范围的农业现场， 布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。 本文对上述问
3、题 提出一种无线解决方案， 即基于 SoC 无线温度采集系统的 设计。该系统 采用低功耗、高性能单片机及 单总线数字式测温器件 DS18B20 构成测温系统， 并且通过无线收发，最后 在 PC 机上完成配置、显示和报警的 功能。 在这次的设计中采 用的单片机 STC89C52RC 的内核和 MCS-51 系列单片机一 样，引脚也相同 。但是 STC89C52RC 可以通过 STC_ISP 软件下载进行烧录 。无 线数据通信收发芯片 NRF24L01 是一款工业级内置硬件链路层协议的低成本无 线收发器 ，工作于 2.4 GHz 全球开放 ISM 频段。此外，温度传感器 DS18B20 以“一线总
4、线 “的数字方式传输， 可大大提高 系统的抗干扰性。 关关键键词词：SoC；STC89C52RC；NRF24L01；温度传感器 DS18B20；无线 Abstract With the industrial and agricultural production have become increasingly demanding on the temperature, accurate temperature measurement becomes critical. This system is a solution designed for wiring difficulties, wa
5、sting resources,taking up the space and poor maneuverability of harsh environment industrial site , wide range and hi-tech agricultural field. Based on the above mentioned problems is proposed, which is based on wireless solutions of SoC design of wireless temperature gathering system. This system U
6、SES low power consumption, high performance microprocessor and single bus digital temperature measurement device DS18B20 constitute temperature measuring system through wireless transceiver, and finally in PC complete configuration, display and alarm function. Used in the design of the microcontroll
7、er STC89C52RC and MCS-51 MCU core has the same pin. But STC_ISP through STC89C52RC can burn to download software.Wireless data communication transceiver chip is an industrial grade NRF24L01 hardware link layer protocol built low-cost wireless transceiver operating in the 2.4 GHz band global open ISM
8、. In addition, the temperature sensor DS18B20 to “bus line“ digital mode transmission, greatly improves the power system. Key words：SoC，STC89C52RC，NRF24L01，Temperature sensor DS18B20，Wireless 目目 录录 第一章 绪 论.1 1.1 概述 .1 1.2 系统设计任务分析 .2 第二章 总体方案设计与选择的论证 3 2.1 单片机最小系统 .3 2.1.1 单片机的说明 .3 2.1.2 单片机的应用 .3
9、2.1.3 单片机的结构特点 4 2.1.4 单片机引脚配置 .4 2.2 无线收发模块介绍 .8 2.2.1nRF24L01 概述 .8 2.2.2 引脚功能及描述 9 2.2.3 工作模式 .10 2.2.4 工作原理 .10 2.2.5 配置字 12 2.2.6nRF24L01 应用原理框图 13 2.3 数码管温度显示和运行指示灯电路 14 2.3.1LED 数码管的基本结构 14 2.3.2 数码管动态显示的工作原理 .15 2.3.3 运行指示灯说明 16 2.4 温度采集电路 .16 2.4.1 DS18B20 概述 .16 2.4.2 DS18B20 的管脚配置和内部结构 17
10、 2.4.3 单总线介绍 .19 2.4.4DS18B20 的工作原理 19 2.5 声报警电路设计 24 2.6 无线温度采集软件界面（ MFC）24 第三章软件设计报告 29 3.1 单片机软件设计 .29 3.1.1 发送部分软件设计 29 3.1.1.1 温度传感 DS18B20 29 3.1.1.2 LED 数码管显示 34 3.1.1.3 无线模块 NRF24L01（发送）35 3.1.2 接收部分软件设计 35 3.1.2.1 无线模块 NRF24L01（接收） 35 3.1.2.2 LED 数码管显示 35 3.1.2.3 串口通信 36 3.1.3 无线温度采集软件设计 38
11、 3.1.3.1 串口设置 38 3.1.3.2 温度上下限设置 .41 3.1.3.3 曲线显示 42 3.2 流程图设计 45 3.2.1 发送部分流程图 45 3.2.2 接收部分流程图 46 3.2.3 MFC 程序流程图 47 3.3 操作说明（附图） .47 第四章总结与展望 52 致 谢 54 参考文献 .55 附 录 56 1 第第一一章章 绪绪 论论 1 1. .1 1 概概述述 随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应 用已经渗透到生活各个方面。 图 1.1 短距离无线通信的应用 在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设 备是
12、否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内， 这样就会产生数据传输问题。 由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线 数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性 差，出现错误换线困难。而且，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允 许或无法铺设电缆时，数据甚至无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进 行数据采集。 2 在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，传统上都 是采取分区取样的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和粮仓占地面积 大，检测目标分散，测点较多，传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。 当前的科技水平下，无线通信
13、技术的发展使得温度采集测量精确，简便易行。 在日常生活中，随着人们生活水平的提高，居住条件也逐渐变得智能化。 如今很多家庭都会安装室内温度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术 采集室内温度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作，自动调节室内 温度湿度，可以更好地改善人们的居住环境。 以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种无线温度采集系统 已经被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域， 而且类似于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事 领域。凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。为此， 需要设计相应的接口系统，控
14、制这些射频芯片工作，完成可靠稳定的无线数据 通信，这样的研究也变得更加有意义了。 1 1. .2 2 系系统统设设计计任任务务分分析析 本系统的设计 采用了 Nordic 公司新推出的工作于 2.4GHz 频段 NRF24L01 射频芯片，并有低功耗单片机STC89C52RC 控制实现短距离无线数据通信。该 接口设计具有成本低、功耗低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠 等特点。 整个系统有发送和接收二部分，通 过 NRF24L01 无线数据通信收发 模 块来实现无线 数据传输 。发送部分 以单片机 STC89C52 为核心，使用温度转换 芯片 DS18B20 实时采集温度并通过数码管显
15、示 。将采集的温度无线传送给接收 部分，然后再在数码管上显示，并 通过串口发送到 PC 机上显示，通过 蜂鸣器 实现对温度过高或过低进行报警 。 本系统的核心控制芯片 选用的是 STC89C52RC。单片机在各个技术领域中 的迅猛发展，与单片机所构成的计算机应用系统的特点有关： 单片机构成的应用系统有较大的可靠性。 系统构建简洁、易行，能方便的实现系统功能。 由于构成的系统是一个计算机系统，相当多的功能由软件实现，故具有 柔性特点 和优异的性能价格比。 3 第第二二章章 总总体体方方案案设设计计与与选选择择的的论论证证 2 2. .1 1 单单片片机机最最小小系系统统 2 2. .1 1. .
16、1 1 单单片片机机的的说说明明 单片机的原名叫 Microcontroller，即微型控制器。顾名思义，单片机有 别于通用微型计算机，它是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微 型计算机。其控制功能强，有优异的性能 /价格比，有很高的可靠性。因而， 单片机的应用范围在不断的扩大，它已经成了人类生活中不可缺少的工具。下 面介绍单片机在几个方面的典型应用。 2 2. .1 1. .2 2 单单片片机机的的应应用用 (1)单片机在智能仪器中的应用 单片机广泛的用于各种仪器仪表中，使仪器仪表数字化、微型化和智能化， 提高它们的测量速度、测量精度和自动化程度，简化仪器仪表的硬件结构，便 于使用、维修和改进，提高其性能 /价格比。 (2)单片机在机电一体化产品中的应用 机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指，集机械技术、 微电子技术、计算机技术和控制技术于一体，具有智能化
