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1、编号:陶怖M兮Fuyatig Normal College本科毕业论文（设计）题目：基于51单片机系统的温度检测与无线收发设计学院物理与电子科学学院专业电子信息科学与技术学号姓名指导教师职称：讲师完成日期2012年4月12日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文基于51 单片机系统的温度检测与无线收发设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作 者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）：年月日基于51单片机系统的温度检测与无线收发设计姓名： 学号： 指导教师：摘 要：随着时代的进步和发展，单片机和传感器技术已经普及到我们生活，工作等各个领域。新型DS18B20
2、 温度传感器摆脱了传统的以热敏电阻为传感器的温度测量方法，而改为一种全新的，以数字温度传感器作感温元 件的数字式温度计，解决了传统的温度检测可靠性差，测量温度准确率低的缺点，它以单总线的连接方式，使电 路大大的简化。DS18B20传感器利用单片机进行控制，简单而且易于智能化控制。设计中还加入了 nRF905无线收 发模块，可以实现一定距离的温度数据传输，使得设计模块可以进行远距离的检测和控制。此次设计根据具体实验制作，给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。该设计模块测量精度高、扩展方 便,具有一定的参考价值。设计布线简单，结构紧凑，体积小，扩展方便，可在一定距离进行无线检测，在大型 仓库，工
3、厂，智能化建筑等领域的温度检测中有广阔的应用前景。关键词：温度传感器DS18B20 单片机STC89C52 4位共阳极数码管 nRF905无线收发模块Based on 51 single-chip temperature measurement and thedesign of the wireless transceiverAbstract： With the progress and development, microcontroller and sensor technology has spread to the way we live, work, and other variou
4、s fields. New DS18B20 temperature sensor out of the thermistor sensor temperature measurement method, instead of a new digital thermometer for temperature sensing element to a digital temperature sensor to solve the traditional reliability of temperature detection. the disadvantage of low accuracy t
5、emperature measurement, a single bus connection, so that circuitry greatly simplified. DS18B20 sensor MCU control, simple and easy to intelligent control. The design has also joined the nRF905 wireless transceiver modules, and can achieve a certain distance from the temperature data transmission, ma
6、king the design module can be long-range detection and control.The design depending on the experimental production, the system hardware schematics and software flow chart. The design module has high accuracy, and the expansion of convenience, the reference value. The design layout is simple, compact
7、 structure, small size, extended in a certain distance, wireless detection, temperature detection in large warehouses, factories, intelligent construction and other areas have broad application prospects.Keywords： temperature sensor DS18B20 the micro controller STC89C52 common anode digital tube wir
8、eless transceiver module of nRF905目录1 引言 11.1研究背景与意义 11.2 研究现状 11.3 研究内容 12 系统设计方案 12.1 总体方案 12.2 系统框图 22.3 系统硬件构成 23 系统硬件电路设计 23.1 单片机最小系统设计 23.2 数据显示模块设计 53.3 信号采集模块设计63.4无线收发模块设计 73.5系统PCB设计84 系统软件设计 104.1 程序设计思路104.2 程序流程图105 系统仿真与硬件调试 145.1系统仿真 145.2 系统硬件调试145.3 调试结果156 总结与展望 15致谢 16附录 171元器件清单
9、172源程序17参考文献 271 引言1.1 研究背景与意义随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，现如今自动化、信 息化程度越来越高，单片机和传感器的应用领域越来越广。各种方便于生活的自动控 制系统进入了人们的生活。单片机和传感器在自动控制中的应用越来越广泛，它实用 性强，使用方便，技术先进，它们的广泛应用是科技进步的标志。现实中温度控制不适当导致的发霉，腐烂问题是仓库日常工作急需解决的问题， 是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。 为保持日常工作的顺利进行，首要任务是加强仓库的温度检测。同时专门的安排人员 去定期去仓库测量温度也非常麻烦，因
10、此设计一种自动检测和显示温度，并且能够进 行较远距离的无限传输的温度控制设备很有必要。1.2 研究现状温度的检测与控制是工业生产过程中应用比较广泛的课题，随着传感器在生产和 生活中更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的单点和多点 的测试与控制得到很快开发。但就目前情况看，很少有人对仓库进行自动化检测和管 理，大多数的仓库在管理过程中依然是使用传统的工作方法，利用温度计等简单检测 工具人工检测仓库温湿度。这种方法不仅费时、费力，而且效率低下。市场需要普及 一种简单、实用、易操作并且可以进行无线传输的温度检测设备。1.3 研究内容本文着重阐述以单片机控制，温度传感器 DS18B
11、20 对温度的数据采集和处理， NRF905 无线发送和接收模块的应用，4 位共阳极数码管对温度传感器处理后的温度进 行显示，实现一定距离上的定点温度自动检测和发送接收。2 系统设计方案2.1 总体方案系统设计分为 2 个部分，第一个部分实现温度的检测、显示和发送，第二个部分 为数据的接收和显示。第一个设计模块中，利用单片机 STC89C52 控制温度传感器 DS18B20 定点检测和处理温度数据，单片机将采集的温度数据发送给单片机，再通过 单片机控制，对接收到的温度数据进行一定的转换和处理，然后存放在寄存器中，等 待下一步处理，再经过无线发送模块 nRF905 将显示的数据打包发送给第二个模
12、块。第二个设计模块中，同样利用STC89C52单片机作为控制主体，先控制nRF905无线接 收模块接收第一个模块发送的数据，然后控制 4 位共阳极数码管显示接收到的数据。则完成整个设计流程。2.2 系统框图第一模块第二模块系统硬件方面主要由单片机最小系统，温度传感器 DS18B20，4 位共阳极数码管， 还有 nRF905 无线收发模块组成，目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的 温度数据。3 系统硬件电路设计3.1 单片机最小系统设计单片机最小系统的设计主要有五个部分组成，电源电路，复位电路，晶振电路， 串口电路和控制主体的STC89C52单片机。电源电路由一个六脚的按键开关，一个1K
13、的电阻，一个10uF的极性电容和一个 显示电路供电状态的发光二极管组成。开关为了适应各种情况下能够方便供电，开关 外接有一个USB接口和一个DC-5V的标准电源接口作为供电设备使用。除此之外还设 计了一个外接电源接口。电源电路如图2所示。图2电源电路复位电路组成很简单，仅仅有4个小器件构成，一个是作为复位控制的四脚按键,一个10uF的极性电容，还有两个电阻，阻值分别为1K和10K。电路与单片机的RSTR2GND图3复位电路端口连接，电路上电后，按下按键控制系统复位。具体电路如图3所示:SW1晶振电路更为简单，只有3个器件，一个11.0592Hz的晶振外加二个30PF的普 通电容组成，晶振两端分
14、别与单片机的XTAL1和XTAL2 口相接。电路如图4所示:GND |X230pFiY1C21JI I O592MT xi图4晶振电路串口电路主要利用MAX232来实现，MAX232是美信公司设计的一款单电源电平转 换芯片，在本次设计中的使用的方法是在MAX232的1和3管脚之间，4和5管脚之 间，2和16管脚之间，6和15管脚之间，还有16和16管脚之间全部加上一个0.1uF 的电容，7和8管脚作为串口输入端，外接一个标准9孔串口母头，9和10管脚作为 输出，分别与单片机的P3.0和P3.1连接。这样就构成了与单片机连接，可以进行串 口通信的串口电路。具体电路图5所示：图5串口电路单片机最小
15、系统的主体部分使用的是STC89C52单片机，它是美国ATMEL公司生 产的低电压，高性能的CMOS 8位单片机，片内寄存器可反复擦洗，含有32个可编程 双向1/O 口，3个16位定时/计数器，共8个中断源。需要指出且注意的是，单片机 在系统设计时，管脚EA要始终接高电平。因为EA接高电平时，单片机读取内部程序 存储器。当扩展有外部ROM时，读取完内部ROM后自动读取外部ROM,EA接低电平时， 单片机直接读取外部ROM。而设计中使用的STC89C52是有内部ROM的，所以此引脚 始终接高电平。一般在设计单片机最小系统时，大多会加上流水灯和独立键盘的设计， 但是在我的毕业设计中把这些部分作了改进。考虑到流水灯和独立键盘这些设计如果 完整的加入就会造成一定的浪费，而且由于学校实验室的条件有限，PCB板的刻录存 在很多问题，因此这些设备会大大增加硬件调试过程的难度，费时费力。同时，在设 计单片机最小系统时，考虑到不加入这些设备的话，以后又有可能需要用到。所以中 和上面各种因素，在最小系统的设计部分最后只是增加了二个独立键盘和二个LED 发光二极管作为调试或需要时使用，同时，考虑到以后可能还会外接其它设备的介入， 为了方便，特意留有两排20脚的单排插针外接端口，这样，设
