无线温传感器课程设计.docx

邮电与信息工程学院现代测控技术课程设计说明书课题名称：无限温度采集系统学生学号：0941050212 专业班级：09测控技术及仪器2班学生姓名：刘奎 学生成绩：指导教师：李 国 平课题工作时间：2012-6-20至2012-7-4摘要无线温度采集系统是一种基于射频技术的无线温度检测装置。本系统由传感器和接收机，以及显示芯片组成。传感器部分由数字温度传感器芯片18B20，单片机89C52，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器采用电源供电；接收机无线接收来自传感器的温度数据，经过处理、保存后在LCD1602上显示，所存储的温度数据可以通过串行口连接射频装置与接收端 进行交换。数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。既可用它组成单路温度测量装置，也可用它组成多路温度测量装置，文章介绍的单路温度测量装置已研制成产品,产品经测试在-10-70间测得误差为,80T105时误差为,T105误差为增大到1左右。关键词：温度采集系统；无线收发；温度传感器；89C52单片机；AbstractWireless temperature acquisition system based on RF technology is a kind of wireless temperature detecting device. The system consists of the sensor and receiver, and display chip. The sensor consists of digital temperature sensor18B20 chip, chip 89C52, low power RF transmission unit NRF905 and antenna components, sensors using wireless power supply; the receiver receives from the temperature data, processed, preserved in the LCD1602 display, the stored temperature data can be through the serial port connected to the RF device and the receiving terminal exchange.The digital single bus temperature sensor is the current measuring device, it sets the temperature measurement, A/D conversion in one, with a single bus structure, digital output, the advantages of direct interface with microcomputer. Not only can it consists of single channel temperature measuring device, it is also available to form a multichannel temperature measuring device, this paper introduces single temperature measurement device has been developed into products, products tested in -10 -70 ,80 T 105 , T105 error in order to increase to about 1 .Key words: temperature acquisition system; wireless transmission; temperature sensor; SCM 89C52目录摘要IAbstractII一设计要求1二设计原理1LabVIEW介绍12.2. 采集系统的组成结构1数字温度传感器DS18B2012.2.2. 射频传输单元NRF90522.2.3 .1602液晶显示芯片2三、系统工作原理及详细流程3DS18B02主要特性33.2 . AT89S52单片机介绍63.3 NRF905工作原理9 nRF905工作模式9 nRF905工作流程10四无线温度采集系统的软硬件设计12五上位机程序设计135.1 LabVIEW前面板135.2 后面板15六系统调试与性能分析18七设计总结19附录一20参考文献21一设计要求制作一个无线温度传感检测系统，系统由4个节点，他们分别是：温度检测控制器（数字温度传感器芯片18B20）；上位机组成节点（MSP430F1232和ds18B20以及nRF905组成）；控制器（lcd12864、NRF905和max232组成）；上位机（labview）；二设计原理LabVIEW介绍传统的温度测量仪器，其功能及规格是单一固定的，用户无法根据自己的需要改变。NI公司提出的虚拟仪器概念，彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，使测控仪器发生了巨大变革。LabVIEW是NI公司开发的一种虚拟仪器平台，而目前利用LabVIEW进行的开发通常都是建立在LabVIEW所支持的价格昂贵的数据采集板卡之上的。为解决这一问题，本系统采用低功耗单片机和低功耗温度传感器组成温度采集节点，并通过无线通信模块实现单片机系统与上位机的远程通信，不仅取代了价格昂贵的数据采集卡，大大降低了系统成本，而且实现了数据的无线传输。同时，温度采集节点的低功耗特性，便于进行组网实现多点测温。2.2. 采集系统的组成结构无线温度采集系统是一种基于射频技术的无线温度检测装置。本系统由传感器和接收机，以及显示芯片组成。传感器部分由数字温度传感器芯片18B20，单片机89C51，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器采用电源供电；接收机无线接收来自传感器的温度数据，经过处理、保存后在LCD1602上显示，所存储的温度数据可以通过串行口连接射频装置与接收端 进行交换。无线温度的采集主要基于单线数字温度传感器DS18B20芯片。Dallas 半导体公司的单线数字温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C范围内,精度为C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，支持3V5.5V的电压范围， DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为C。数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。既可用它组成单路温度测量装置，也可用它组成多路温度测量装置，文章介绍的单路温度测量装置已研制成产品,产品经测试在-10-70间测得误差为,80T105时误差为,T105误差为增大到1左右。. 射频传输单元NRF905 温度数据的无线传输主要是基于低功耗射频传输单元NRF905芯片。nRF905 是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.93.6V，32引脚QFN封装(55mm)，工作于433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器， ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器功率放大器等模块。经过无线传输后，温度数据信息将在1602液晶显示芯片上进行显示，1602液晶显示芯片采用标准的14脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。D0D7为8位双向数据线。 本系统的温度采集与显示，无线的传输与对比均由单片机89C51来控制完成。相比较而言ATMEL 公司的89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了我们的劳动成果。三、系统工作原理及详细流程3.1DS18B02主要特性1、适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；5、温范围55125，在-10+85；，可实现高精度测温；7、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。8、测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。打开电源后，本系统由单片机89S52向单线数字温度传感器DS18B20芯片发出指令进行测温，DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。封装图和接线图如图1。图1. DS18B20封装、接线图DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。DS18B20高速暂存器共9个存储单元，如表1所示:表1. DS18B20存储单元序号寄存器名称作 用序号寄存器名称作用0温度低字节以16位补码形式存放4、5保留字节1、21温度高字节6计数器余值2TH/用户字节1存放温度上限7计数器/3HL/用户字节2存放温度下限8CRC光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例: 用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以/LSB形式表达，其中S为符号位。12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。表2. DS18B20温度传感器的存储器寄存器高8位 S S S S S 262524低8位 232221202-12-22-32-4 DS18B20温度传感器的存储器： DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表如表3：表3. 分辨率设置R1R0分辨率温度最大转换时间009位0110位1011位375ms1112位750ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。 在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是Vcc接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5K左右的上拉电阻。 DS18B20有六条控制命令，如表4 所示：表4. DS18B20控制指令表指 令约定代码操 作 说明温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU单片机对DS18B20的访问流程是：先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。 然后数据被传输至单片机89S52，八位数据分两次传输，再由单片机编程为可以由数码管显示的四位数据，头一位为正负温度数据，后三位为带小数点的当前温度。数据也被送至低功耗射频传输单元NRF905进行无线传输。应注意一点，51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和NRF905之间进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和NRF905的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。3.2 . AT89S52单片机介绍AT89系列单片机是以Intel公司的MCS-51单片机为核心的部件结构，它与8051其他型号的单片机是兼容的。单片机是把微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。它的结构和指令都是按照工业要求设计的，也称为微控制器。AT89系列单片机的精简结构如下图2：振荡器及定时电路8KB程序存储器ROM数据存储器RAM2个16位定时器CPU64KB总线扩展控制可编程I/O口48位可编程串行口图2. AT89单片机内部结构图AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8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技术制造。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适合于常规编程。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、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。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型号单片机几乎涵盖了所有结构功能，它的主要功能特点是：(1) 8位字长CPU，指令、引脚、与MCS51全兼容；(2) 8KB系统内可编程Flash存储器；(3) 1000次擦写周期；(4) 4个I/O口共32；(5) 4.0V5.0V的工作电源电压；(6) 振荡器和时钟电路，全静态操作，033MHz；(7) 3级程序存储器锁存；(8) 2568B片内RAM；(9) 3个可编程定时器：T0、T1和T2；(10) 8个中断源；(11) 全双工串行口通道；(12) 低功耗休闲和降压模式；(13) ISP端口，即在线编程；(14) 定时监视器，又称看门狗；(15) 双数据指针；(16) 电源下降标志。AT89S52单片机是MSC-51系列产品的升级版，由世界著名半导体公司ATMEL在购买MSC-51设计结构后，利用自身优势技术对旧技术进行改进和扩展，同时使用新的半导体生产工艺，最终得到成型产品。图2.7是该单片机引脚排列封装图，使用双列直插DIP-40的封装。图3. AT89S52单片机引脚图在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶振的引脚，4条控制或与其他电源复用的引脚，32条I/O引脚。部分引脚功能是：(1)主电源引脚VSS和VCC Vss或GND：接地脚； VCC:电源供电，正常为+5V电压；(2)外接晶振引脚XTAL1和XTAL2当外接晶体振荡器时，XTAL1和XTAL2分别接在外接晶体振荡器的两端。片内振荡器由一个单级反相器组成，XTAL1为反相器的输入，XTAL2为输出。当采用外部振荡器提供的时钟信号时，XTAL1端作为输入，而XTAL2脚悬浮。(3)控制引脚RST、ALE/、/VppRST：当振荡器正常工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平是单片机复位。而在定时监视器定时输出后，引脚置成高电平并持续96个振荡周期。在VCC掉电期间，此引脚还外接外加的备用电源，以保持内部的RAM的数据。当VCC下降到低于规定的水平，该引脚在规定的电压范围内，向内部RAM提供备用电源。ALE：地址锁存使能端；：程序存储器读选通信号，低电平有效。在外接扩展程序存储器和数据存储器时，它们的地址是可以重合的，AT89系列单片机就是通过相应的控制信号来区别P2口和P0口送出的到底是程序存储器的地址还是数据存储器的地址。在访问外部存储器读取指令或者常数时，每个机器周期产生两个有效信号，即输出两个PSEN有效信号，此时地址总线上送出的就是程序存储器的地址。而如果访问外部数据存储器时，不产生两个PSEN信号。同时，在单片机执行访问内部程序存储器时也不产生两个这样的信号；/Vpp：是访问内部或外部程序存储器的选择信号。当保持高电平时，访问内部程序存储器。而这时如果还有外部扩展程序存储器时，CPU在执行完成内部存储的程序后自动跳转到执行外部存储的程序。而当保持低电平时，不管内部有无存储器都只从起始地址开始访问外部程序存储器。VPP为Flash编程电压，就是编程者在对片内的Flash编程时，此引脚施加Flash编程允许的电压，此电压一般为12V；(4)输入输出引脚P0.7：P0口是一个8位漏极并行准双向I/O口。在访问外部扩展存储器时，它被定义的是低8位的地址/数据线，地址和数据总线分时复用，此时需要外接上拉电阻，置“1”激活上拉电阻成高阻抗输入口。在编程者对片内Flash编程时，P0接收指令字节，在验证程序时则输出指令字节，而验证期间也要外接上拉电阻。P1.7：P1口自己内部已有上拉电阻，也是8位准双向I/O口。在进行Flash编程和验证时，它接收低8位地址。P2.7：P2口内部也有上拉电阻，是一个8位准双向I/O口。在访问外部程序存储器和数据存储器时送出高8位地址。用MOVXDPTR类指令访问外部数据存储器时，P2口为高8位地址；但用MOVR0和MOVR1类指令访问外部数据存储器时，P2口上的内容是SFR P2的内容。3.3 NRF905工作原理3.3.1 nRF905工作模式nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EWR_P三个引脚决定。 在关机模式，nRF905的工作电流最小，一般为2.5uA。进入关机模式后，nRF905保持配置字中的内容，但不会接收或发送任何数据。空闲模式有利于减小工作电流，其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。在空闲模式下，nRF905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。nRF905在空闲模式下的工作电流跟外部晶体振荡器的频率有关。与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片内进行，数据速率由微控制器配置的SPI接口决定，数据在微控制器中低速处理，但在nRF905中高速发送，因此中间有很长时间的空闲，这很有利于节能。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频数据发射速率。在ShockBurstTM接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后，地址匹配(AM)和数据准备好(DR)两引脚通知微控制器。在ShockBurstTM发送模式，nRF905自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。由以上分析可知，nRF905的ShockBurstTM收发模式有利于节约存储器和微控制器资源，同时也减小了编写程序的时间。3.3.1 nRF905工作流程nRF905的发送流程A. 当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的ShockBurstTM发送模式；C. nRF905的ShockBurstTM发送：l 射频寄存器自动开启；l 数据打包(加字头和CRC校验码)；l 发送数据包；l 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不断重发，直到TRX_CE被置低；E. 当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，nRF905才能接受下一个发送数据包。nRF905接收流程A. 当TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurstTM接收模式；B. 650us后，nRF905不断监测，等待接收数据；C. 当nRF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；D. 当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高；E. 当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把数据准备好引脚置高F. 微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；G. 微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；H. 当所有的数据接收完毕，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；I. nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。当正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN引脚的状态发生改变，nRF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其就知道nRF905正在接收数据包，其可以决定是让nRF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。器件配置所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。SIP接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。当nRF905处于空闲模式或关机模式时，SPI接口可以保持在工作状态。SPI接口配置SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。射频配置射频寄存器的各位的长度是固定的。然而，在ShockBurstTM收发过程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS 4个寄存器使用字节数由配置字决定。nRF905进入关机模式或空闲模式时，寄存器中的内容保持不变。nRF905通过SPI接口和微控制器进行数据传送，通过ShockBurstTM收发模式进行无线数据发送，收发可靠，使用方便。数据经过无线传输及接收后再被传输至接受端的89S52单片机中，然后再由单片机将数据转化为可以由液晶显示板1602显示的数据。数据被传至1602液晶显示芯片，进行显示。1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，防止对比度过高时产生“鬼影”，可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第15脚：接+5V第16脚：接GND1602液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。 最后通过液晶显示屏和数码管的温度数据对比，判断是否可以进行无线的温度传输数据是否正确。四无线温度采集系统的软硬件设计基于DS18B20的温度测量装置：温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），输出脚I/O直接与单片机的P1.1相连，R1为上拉电阻，传感器采用外部电源供电。89S51是整个装置的控制核心，89S51内带1K字节的FlashROM，用户程序存放在这里。显示器模块由四位一体的共阳数码管和4个9012组成。系统程序分传感器控制程序和显示器程序两部分，传感器控制程序是按照DS18B20的通信协议编制。系统的工作是在程序控制下，完成对传感器的读写和对温度的显示。具体的电路图如下：图图5. 显示模块电路图图6. 温度采集模块五上位机程序设计5.1 LabVIEW前面板图7. 程序开始界面图8. 选择上位机监控界面图9. 历史数据查询界面5.2 后面板图10.图11.图12图13图14图1六系统调试与性能分析我们在元器件的布局方面，把相互有关的元件放得比较近，例如：晶振、单片机的时钟输入端都易产生噪音，在放置元件时的时候把它们靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路、开关电路等，我们尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM），更加有利于抗干扰，提高电路工作时的可靠性！我们的地线应构成闭环形式，提高了电路的抗干扰能力。我们也安装了三极管7805进行稳压，是我们的电路有稳定的+5V电源。我们在布置电源线方面根据电流的大小尽是加粗直线宽度，在布线进还使电源线、地线的走线方向与数据线的走线方向一致，在布线工作的，用地线将电路板的底层没有走线的地方铺满，因为有助于增强电路的抗干扰能力。我们选用11.0592MHZ的晶振，因为这样有利于得到没有误差的波特率。特别是当与单片机进行通信的话，选用这种晶振比较好。 由于单线数字温度传感器DS18B20，测温相当准确，我们主要时间花在了，单片机软件程序的编辑和调试以及电路模块的制作方面。 在使用nRF905进行无线传输时，使用的程序就是模块自带的程序，我们所要做的就是进行稍许修改，进行调用函数。 在进行串口转换时，要注意的就是与无线模块对接时，单片机的DB9的2，3口所对应的是无线传输模块的3，2口，因此，在焊接单片机的DB9接口时，与电路图的2，3脚要相互交换连接。七设计总结由于以前接触到温度传感器的设计作业，所以这次的课程设计的主要模块还是比较清楚的，对于无线收发模块，还有传输协议不太了解。另外，这次的作业还用到了LABVIEW,对于这个软件的操作还是很熟悉的， 对于程序图的绘制还是给了很多帮助。在老师的指导下，最终完成本次试验们的无线温度采集系统，可以实现温度的无线采集，数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。既可用它组成单路温度测量装置，也可用它组成多路温度测量装置，文章介绍的单路温度测量装置已研制成产品,产品经测试在-10-70,80T105,当T105误差为增大到1左右。附录一通讯协议1、 协议概述l 数据格式：1位起始位8位数据位1位停止位无校验位l 波特率：4800BPS、9600BPS （缺省值）、19200BPS可供选择l 通讯地址： 0199，默认地址为01l Modbus协议支持RS232、RS485传输方式，设备出厂默认为RS485传输形式。l 数据包组织说明：本协议中涉及到的CRC校验皆是对本帧中所有数据的校验，且校验位在传输时低位在前，高位在后。2、 遥信量一（基本遥信量）命令格式：Slave AddrFunctionStar AddrWord LengthCRC Check01H03H0000H0004HCRC 16返回数据：Slave AddrFunctionLengthDataCRC Check01H03H08H8 BytesCRC 16数据定义：(8Bytes)地址意义0000H第一点温度符号（0负1正）0001H第一点温度整数部分0002H第一点温度小数部分0003H第一点温度采样时间0004H第二点温度符号（0负1正）0005H第二点温度整数部分0006H第二点温度小数部分0007H第二点温度采样时间0008H第三点温度符号（0负1正）0009H第三点温度整数部分000AH第三点温度小数部分000BH第三点温度采样时间000CH第四点温度符号（0负1正）000DH第四点温度整数部分000EH第四点温度小数部分000FH第四点温度采样时间例如：01 03 00 00 00 02 C4 0B返回第一个温度传感器的相关数据。01 03 04 XX XX XX XX CRC1 CRC201 03 00 00 00 04 44 09返回第一个和第二个温度传感器的相关数据。01 03 00 08 XX XX XX XXXX XX XX XX CRC1 CRC201 03 00 00 00 06 C5 C8第1、2、3个温度传感器的相关数据。01 03 00 0B XX XX XX XXXX XX XX XXXX XX XX XX CRC1 CRC201 03 00 00 00 08 44 0c第1、2、3、4个温度传感器的相关数据。01 03 00 10 XX XX XX XXXX XX XX XXXX XX XX XXXX XX XX XX CRC1 CRC201 03 00 02 00 02 65 cb返回第二个温度传感器的相关数据。01 03 04 XX XX XX XX CRC1 CRC23、 错误响应返回格式：Slave AddrFunctionCodeCRC Check01HCOM+80H1 ByteCRC 16l CODE： 01 功能码错 03 数据错l COM： 接收到的功能码参考文献1唐继贤51单片机工程应用实例2郑启忠数字温度传感器DS18B20及无线温度系统