1、基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）（物理与电子工程学院）院）题（中、英文）目 基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计Wireless temperature gathering system based on nRF905nRF905designnRF905作者姓名 指导教师姓名学科门类 工学提交论文日期专 业 名 称 电子科学与技术基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计摘 要：温度是与人类生活密切相关的物理量。为提高温度测量效率，降低系统成本，扩展传输距离，设计出一种新型温度采集系统。本文
2、介绍了一种基于DS18B20、nRF905 和 AT89C52 单片机的温度测量控制系统的硬件和软件设计，并且利用 VB 提供 MSComm 对上位机进行编程，形成可视化串口传输窗口。实验结果表明，该系统结构简单、方便移植，能够实现 400m 范围的传输。关键词：DS18B20 nRF905 温度采集 无线收发Wireless temperature gathering system based on nRF905Abstract：The temperature is closely related to human life. To improve the temperature measu
3、rement efficiently reduce system cost, and expansion of transmission distance, a new type of temperature acquisition system is designed. This paper presents the hardware and the compile program design of temperature measurement and control system which based on DS18B20, AT89C52 and nRF905, and using
4、 VB MSComm provided programming on the supervisory computer to form a visual serial transfer window. The experimental results show that the system is simple, convenient transplantation, and can be implemented in the transmission ranger of 400 meters.Keywords: DS18B20 nRF905 Temperature gathering Wir
5、eless transceiver基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计1 绪论 .11.1 设计目的、内容及意义 .11.2 设计的论文结构 .12 方案的选取和可行性分析 .32.1 方案的选取 .32.2 可行性分析 .33 单片机简介与选型 .43.1 单片机技术及其发展 .43.2 单片机技术的应用 .43.3 单片机的选型 .54 DALLAS 公司的单总线 .74.1 硬件结构和连接 .74.2 单总线的工作原理 【2】 .74.3 单总线通信协议 .85 数字温度传感器 DS18B20 简介 .105.1 DS18B20 的引脚封装和性能 .105.2 DS18B20 的
6、内部结构 .115.3 DS18B20 在单片机系统中应用电路 .125.4 DS18B20 的功能命令 【12】 .126 NRF905 无线数传芯片简介 .146.1 芯片内部结构与封装 .146.2 工作模式 .156.2.1 ShockBurstTM 模式 .166.2.2 节能模式 .186.3 NRF905 的配置 .186.4 NRF905 硬件电路 .18基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计7 系统的硬件结构 .207.1 NRF905 无线收发模块 .207.2 系统的硬件电路图 .218 系统软件设计 .238.1 单片机编程 .238.2 上位机编程 .249 总
7、结 .26致谢 .27参考文献 .28附录 .29附录 1 系统发送程序 .29附录 2 系统接收程序 .37附录 3 上位机程序 .43基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计11 绪论1.1 设计目的、内容及意义中国是农业大国，大棚种植已经是我国农业不可缺少的种植方式，而温度的控制在大棚种植中占有非常重要的地位。本次设计的目的就是大棚温度的采集，使我们方便、高效的获取大棚温度数据并显示出其历史变化。近几年来迅速发展的微功率短距离无线通信技术，无线通信在野外机动设备或人们不方便到达现场的地方得到越来越多的应用。有很多厂商推出了各种专用的单芯片射频收发器，再加上微控制器和少量外围器件就可以
8、构成专用或通用的无线通信模块。一般这些射频芯片采用 GFSK（高斯频移键控）调制方式，工作于 ISM（工业、科学与医疗）频段，通信模块包含简单透明的数据传输协议或简单的加密协议，因此只要依据命令字进行操作就可实现数据无线传输功能，所以使用起来较为方便。又因为其通信模块具有功率小、开发简单，从而在现代工业和民用领域得到广泛应用。1.2 设计的论文结构本文在结构上分为九章，各章的主要内容如下：第一章主要介绍了本设计的目的、研究的主要内容和意义及论文的结构。第二章主要介绍方案的选取和可行性分析，给出本次设计时的搜集资料、思考方法以及最后定稿的过程。第三章主要介绍单片机选型和硬件的一些知识。第四章主要
9、介绍 DALLAS 半导体公司独创的单片机外设总线，其中介绍了单总线硬件结构、单总线实现的原理以及单总线通信协议。第五章主要介绍 DS18B20 的简介，介绍了 DS18B20 的内部结构原理和温度基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计2采集终端的硬件电路，软件的一些功能命令。第六章是 nRF905 射频芯片的基础知识和其构成的数传模块。第七章以及后几章主要关于系统硬件总体电路、软件设计以及关于这次毕业设计的总结。基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计32 方案的选取和可行性分析2.1 方案的选取传统的测量大棚温度数据的方法是采取温度计测量，人工读取的方法，这样不仅不方便而且效率和
10、准确性都不高。当大棚数量太多，环境较为恶劣时，这种传统的方法就不能起到很好的作用。现在兴起的无线通信 GPRS 技术具有传送距离长，通信可靠稳定，但设计复杂、成本较高，不适合短距离工作。上述两种方法，在成本和技术上都有一些不尽如人意的地方。此处设计的温度采集系统，采用单片机、DS18B20 数字温度传感器和一对 nRF905 无线数传模块组成的温度数据无线传输系统。它具有功耗低、误码率低、工作稳定、成本低和简单方便等优点，非常适合应用推广。2.2 可行性分析本次设计的思路是采用单片机作为主控芯片，用 DS18B20 数字温度传感器将采集到的数据输入单片机中，再由单片机传给 nRF905 数传模
11、块，数据经调制后被发送出去。此处 nRF905 工作于 433MHz 的载频。另外一套 nRF905 无线数传模块收到信号后，将经过解调得到的环境温度数据传给单片机，单片机通过串口再把数据传给 VB 制作的上位机，最后经过处理的温度数据连同日期、时间和采集点等信息被自动录入电脑保存并实时显示在电脑屏幕上。本系统的硬件结构框图如图 2.1。DS18B20 单片机数传模块数传模块 单片机机PC片机单片机基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计4图 2.1 硬件电路框图3 单片机简介与选型3.1 单片机技术及其发展单片机属于第四代计算机，是微型计算机的一个分支。它是一种集成电路芯片，采用超大规模
12、集成电路技术将 CPU、RAM 、 ROM、I/O 口、中断系统、定时器/计时器等集成于一体的一个小而完善的计算机系统，因此 得名单片微型计算机，简称单片机。 它主要应用于控制领域，用以实现各种测试、控制等功能。为了强调其控制功能，也有人称它为微控制器 MCU。其在应用时，通常是处于控制系统的核心地位，即以嵌入的方式使用。根据应用的需要，可将单片机分为通用型和专用型两种类型。 通用型单片机是一种基本芯片，它内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能满足应用需要。用户可根据需要设计成各种控制系统，即通用单片机有二次开发的过程，通过用户的进一步设计，才能组建成一个以通用单片机为核心、配以其它外围电路
13、的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中，有很多是专门针对某个特定的产品的，例如电度表、IC 卡读写器等等。这种应用的最大特点是针对性强、数量巨大，为此厂家常与芯片制造商合作，设计和生产专用的单片机芯片。由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经对系统结构进行了最简化、软硬件资源利用最优化处理。自微型计算机问世以来，因实际应用的需求，产生了两个不同的发展方向：一个是高速度、大容量、高性能；另一个是稳定可靠、微型、廉价。随着科技的发展，今后的其品种将更多、功能更强，集成度、可靠性更高，功耗更低，使用也将更加方便。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，相信针对单一用途的
14、单片机也会越来越多。3.2 单片机技术的应用目前单片机的应用已深入到国民经济的各个领域，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起到重要作用。基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计5单片机广泛应用于实验室、交通运输工具、计量等各种仪器仪表之中，使仪表智能化，提高他们测量精度，加强其功能，简化仪器仪表的结构，便于使用、维护和改进。单片机也广泛用于各种实时控制系统之中，如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术以及单片机技术结合，充分发挥数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态，提高系统的生产效率和产品质量。在航空、通信、遥控、遥测和遥感等各种实时控制系统
15、中很多产品可以用单片机作为控制器 【3】 。单片机在家用电器等消费电子类领域的应用也是相当广泛的。单片机应用到消费电子类产品中，能大大提高他们的性价比，因而受到用户的青睐，提高产品在市场的竞争力。目前家用电器几乎都是单片机控制的产品，如空调、洗衣机、冰箱等。3.3 单片机的选型本设计选用的单片机是宏晶科技有限公司生产的 STC89C52 型单片机。其包含 Intel 8051 的基本功能模块：相同或相似的 8 位 CPU，8K FLASH ROM，256字节 RAM 数据存储器，4 个 8 位并行口，3 个 16 位定时器 T0、T2、T3，一个异步串行口 UART。STC89C52 优点是很低的功耗，分为掉电模式，其一般功耗为 0.5uA，可以被外部中断激活，中断结束后，继续执行其原来的程序；空闲模式一般的功耗为2mA；在正常工作模式时，其典型功耗 4mA-7mA。而且还具有超强的抗干扰性能。单片机的最小系统是由振荡电路和复位电路组成。最小系统电路图如图3.1。基于 nRF905 的无线温度采集系统的设计6图 3.1 单片机最小系统
