文档介绍：引言
信息的无线传输是通信传输一大进步,随着生活水平的提高,人们对于消息高速、安全、便捷的传送提出了更高的要求。与传统有线传输相比,无线传输具有较强的恶劣环境适应能力;在功率发射范围内,有高效的传送效率,并能通过功能的扩展实现无线网络的控制与传输,同时能有效的减少现场布线的硬件成本。因此,研究无线信息的传输具有重要的意义。
温度,众所周知,与人们的生活息息相关,涉及生产、生活的各个领域,而且随着科学技术的发展对温度测量的应用范围愈来愈广。本设计将采用AT89S52单片机控制NRF905无线发射与接收系统采集温度信息并实现本地的LCD液晶显示以及PC机显示。
用此方法所设计的数字温度计,结构简单,操作方便,低功耗,并且具有一定的扩展性,在各行各业都具有比较广泛的用途,前景良好。
1. 方案论证
系统功能定义
根据设计要求,考虑到系统的易用性、以及可扩展性,将整个系统划分为主控模块、温度采集模块、显示模块、无线发射接收模块,各个模块之间相对独立,采用模块化硬件与软件功能设计,做出系统模块功能图如下:
温度传感器采集温度信息
主控模块对所测数据进行处理
主控模块控制无线发射模块将信息发射
在显示模块上实时显示出当前的环境温度值
图1-1 无线系统发射模块
主控模块控制无线接收模块接收温度数据
主控模块将采集数据进行处理
通过上位机程序在PC机上实现实时温度显示
在显示模块上显示出当前所测的环境温度值
图1-2 无线系统接收模块
总体方案
通过对系统功能的定义,可以将基于单片机的数字温度计采用温度传感器DS18B20作为测温元件用来满足温度测量,并将温度信号经由其本身所具有的A/D转换功能,转换成数字信号经单片机处理显示于液晶显示器,从而完成温度的测量和显示,以及通过无线芯片NRF905进行信息的传送与接收。
整个系统控制将由AT89S52单片机芯片为核心构成。选用DS18B20作为测温元件,
SMC1602A作为显示器件,NRF905无线芯片作为无线终端,各个检测信号、显示信号可由单片机的I/O口进行。
设计任务:用单片机设计一个测温范围在-55~125℃的数字温度计,并将温度数据在100米范围内实现无线传输,在PC机终端显示温度值。
设计要求:完成该系统的软硬件设计,学习掌握单片机采集温度的设计方法提高学习新知识、新技能的能力,培养独立设计的能力。
系统硬件组成
DB18B20
温度传感器
NRF905
无线发射模块
89S52系列单片机
主控模块
Lcd1602
显示模块
Lcd1602
显示模块
89S52系列单片机
主控模块
NRF905
无线接收模块
RS232
串口传输
PC机上位机显示系统
图2-1 系统的硬件组成
主控模块采用性价比较高的单片机芯片,在其内部将预设好的程序储存,可通过程序的运行控制测温模块进行测温,以及控制无线发射接收模块。测温模块主要是由DS18B20构成,将其与所测对象进行接触即可获取被测对象的温度数据,而所测得的温度将通过显示模块的液晶显示器以数字形式显示。无线发射接收模块由核心芯片NRF905构成,该芯片通过单片机的控制,可实现数百米的通信距离。
主控模块
主控模块功能分析
在本系统中,主控模块居于非常重要的地位。它是整个系统的中枢,系统运行所需的每个操作指令都要由其发出。它一方面控制着测温模块进行温度信息的采集,另一方面也控制着显示模块的工作。最重要的是,由测温模块所采集到的温度信息必须经由主控模块的处理才能在显示模块上显示,从而使整个系统进行正常的运转和工作。针对以上分析本系统主控模块中的单片机芯片采用了
AT89S52芯片,此芯片功能强大,能够完全满足系统运行的需求。
AT89S52芯片的功能特性
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器, 具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案[3]。
其主要性能如下:
l 与MCS-51单片机产品兼容
l 8K字节在系统可编程Flash存储器
l 三级加密程序存储器
l 32个可编程I/O口线
l 三个16位定时器/计数器
l 全双工UART串行通道
l 低功耗空闲和掉电模式
l 掉电后中断可唤醒
l 看门狗定时器
图2-2 AT89S52