基于单片机的无线温度计设计报告.docx

1、 1五邑大学 信息工程学院课 程 设 计 报 告课程名称： 无线温度检测器 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计时间： 2016 年 10 月 评定成绩： 2无线温度监测器一、设计任务与要求1.实时获取被测对象温度，温度测量范围：10 +45；测量精度：0.1。2.无线传输实时获取的温度值，传输距离10m。3.实时显示接收到的温度值。4.基于单片机实现。二、课题分析与方案选择在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。无线系统具有不借助外部网络、不受布线限制的优点。本次课程设计把这两部分结合起来

2、，用无线数据传输技术来实现温度传感器的温度数据采集。方案一：传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法的缺点是硬件电路相对复杂，需要比较多的外部硬件支持。方案二：采用 DS18B20 作为温度监测元件，并且基于 STC89C52 单片机设计温度测量及报警电路。本次设计采用方案二，采用无线收发模块 NRF24L01 来实现无线传输功能，温度测量范围-55 +125，使用 LCD 液晶显示，并且能设置温度报警上下限。三、单元电路分析与设计1.原理分析单片机 STC89C52 具有低电压供电和体积小等特点，晶振采用 12MHz。复位电路采用上电加

3、按钮复位。晶振电路 复位电路显示电路：显示电路采用 LCD1602，滑动电阻 R6 用来调节背光亮度。 3显示电路报警电路当单片机通电后，进入温度报警上下限调节，此时显示软件设置的温度报警上线，按s2 对报警温度进行加一，按 s3 对报警温度进行减一。当实际温度超过所设温度上下限时，单片机 P3.0 口会输出高电平，红色 led 灯会亮起。 温度传感器：DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 912 位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下

4、：1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2、多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能3、无须外部器件；4、可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5；5、零待机功耗；6、温度以或位数字；7、用户可定义报警设置；8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；DS18B20 采用寄生电源供电方式，此时 DS18B20 的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。4温度传感器无线收发模块 nrf24l01输出功率频道选择和协议的

5、设置可以通过 SPI 接口进行设置 ,单片机可通过 IRQ 引脚快判断是否完成数据接收和数据发送。四、总原理图及元器件清单发送端：5接收端：2.元件清单序号 元器件名称 型号 主要参数 数量 备 注1 无线收发模块 NRF24L01 22 智能温度传感器 DS18B20 13 单片机 STC89C52 24 显示器 LCD1602 15 电容 22nf 46 排阻 10K 27 晶振 12MHZ 28 稳压器 az1117t-3.3 29 按键开关 310 LED 111 蜂鸣器 112 电阻 10K 26五、安装与调试1调试过程描述一开始接收端单片机通电后显示屏背光亮，内容无显示，经检测电路

6、后发现信号控制线断裂。修复后显示屏能显示学号、字母信息，但是无法显示温度数字。初步判断是程序出问题，导致无线模块没有正确接收信号。之后更改程序，编程控制端口收发信号，最终调试成功。2实物照片六、性能测试与分析在本次设计中，利用单片机实现了温度测量，测量精度为0.1，在发送端温度传感器的数据能实时发送到接收端，无线传输距离达到 10m 以上，符合设计要求。 七、结论与心得从确定题目，研究原理图，制作电路板，到焊接调试，当中出现不少问题，但是我迎难而上，把问题逐个解决，最终完成课程设计，我从中积累了很多解决问题的宝贵经验。其中最大的问题是无线接收模块在接收温度信息时延迟比较大，后来通过查阅资料修改

7、信道，问题得以解决。7另一个问题是当温度计一通上电后，LED 灯就会一直亮。在确定电路连接和原理图正确后依然不能解决，于是我跟同学讨论，发现是程序出错，使得单片机与 LED 相连的 I/O 口一直输出高电平，修改程序后温度计才正常工作！在排查问题过程中我的耐心得到了锻炼，并且与同学们的讨论更是让我受益匪浅！通过这次课程设计我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，了解到无线收发模块的使用方法，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤，让自己的理论水平和实践能力上升到一个新的台阶，同时我也认识到实践的重要性。程序（程序本身没问题，只是排版乱了，大家下载回来注意修改一下双斜杠，双斜杠后面的内容会变

8、成注释，不需要删减内容，只需要修正好回车键，都是行数的问题）发送端：#include #include /#include “api.h“#define uchar unsigned char#define TX_ADR_WIDTH 5 / 发射地址的字节个数#define TX_PLOAD_WIDTH 2 /发射字节uchar const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH=0x34,0x55,0x10,0x10,0x01;uchar rx_bufTX_PLOAD_WIDTH;uchar tx_bufTX_PLOAD_WIDTH;uchar distance_data2;uchar

9、 flag;/ 标志sbit CE=P10; /发射高电平大于 10MS 接收高电平sbit CSN=P11; /低电平 ISP 使能sbit SCK=P12; /下降沿8sbit MOSI=P13; /MCU 出sbit MISO=P14; /MCU 入sbit IRQ=P15; /中断uchar bdata sta;sbit RX_DR =sta6; /接收数据准备就绪sbit TX_DS =sta5; /已发送数据sbit MAX_RT =sta4;sbit DQ=P30;unsigned char time; /设置全局变量，专门用于严格延时/*NRF24L01*/*NRF24L01

10、寄 存 器 指 令#define READ_REG 0x00 / 读寄存器指令#define WRITE_REG 0x20 / 写寄存器指令#define RD_RX_PLOAD 0x61 / 读取接收数据指令#define WR_TX_PLOAD 0xA0 / 写待发数据指令#define FLUSH_TX 0xE1 / 冲洗发送 FIFO 指令#define FLUSH_RX 0xE2 / 冲洗接收 FIFO 指令#define REUSE_TX_PL 0xE3 / 定义重复装载数据指令#define NOP 0xFF / 保留9/*SPI(nRF24L01) 寄 存 器 地 址#defi

11、ne CONFIG 0x00 / 配置收发状态， CRC 校验模式以及收发状态响应方式#define EN_AA 0x01 / 自动应答功能设置#define EN_RXADDR 0x02 / 可用信道设置#define SETUP_AW 0x03 / 收发地址宽度设置#define SETUP_RETR 0x04 / 自动重发功能设置#define RF_CH 0x05 / 工作频率设置#define RF_SETUP 0x06 / 发射速率、功耗功能设置#define STATUS 0x07 / 状态寄存器#define OBSERVE_TX 0x08 / 发送监测功能#define CD

12、 0x09 / 地址检测#define RX_ADDR_P0 0x0A / 频道 0 接收数据地址#define RX_ADDR_P1 0x0B / 频道 1 接收数据地址#define RX_ADDR_P2 0x0C / 频道 2 接收数据地址#define RX_ADDR_P3 0x0D / 频道 3 接收数据地址#define RX_ADDR_P4 0x0E / 频道 4 接收数据地址#define RX_ADDR_P5 0x0F / 频道 5 接收数据地址#define TX_ADDR 0x10 / 发送地址寄存器#define RX_PW_P0 0x11 / 接收频道 0 接收数据长

13、度10#define RX_PW_P1 0x12 / 接收频道 0 接收数据长度#define RX_PW_P2 0x13 / 接收频道 0 接收数据长度#define RX_PW_P3 0x14 / 接收频道 0 接收数据长度#define RX_PW_P4 0x15 / 接收频道 0 接收数据长度#define RX_PW_P5 0x16 / 接收频道 0 接收数据长度#define FIFO_STATUS 0x17 / FIFO 栈入栈出状态寄存器设置/*void init_io(void)CE=0;CSN=1;SCK=0;void delay_ms(unsigned int x)unsigned int i,j;for(i=0;ix;i+)j=108;while(j-);