毕业设计论文基于51单片机系统的温度检测与无线收发设计

毕业设计论文基于51单片机系统的温度检测与无线收发设计内容摘要：

要的是会熟练使用各种数码管，即要了解数码管 的构造，也要了解其工作原理，并且能够编写各种数码管的显示程序，当能够做到这一步，然后还要了解温度传感器的内部结构和工作原理，还有寄存器的工作方式和读写时序图，然后根据它的 ROM 和 RAM 指令编写工作代码，通过单片机读取后控制数码管显示。 编写 DS18B20 的操作代码时，先初始化传感器，然后分别读它的位和比特，然后是写比特，然后开始主要的转换过程程序设计，转换时要判断正负，如果为负值，则取其值的反码后加 1，得到正值，然后在前面显示“ ”号，最后设计单片机控制读取 DS18B20 的寄存器数据，通过数码管显示。 设计 了温度显示程序后开始设计无线发送程序，同样的需要了解 nRF905 的结构，工作原理寄存器和时序图，还有 SPI 口的设置。 设计程序时，一般先给寄存器配置参数，通过 SPI 口想配置寄存器读写配置信息。 然后编写它的写操作和读操作代码，主机通过 SPI 接口向配置寄存器写入信息，最后是它的发送指令代码。 在编写接收代码程序时，和发送的代码过程相似，参考后面的程序附录。 程序流程图 温度采集模块的程序设计要特别注意温度传感器 DS18B20 的代码编写，在充分了解很清楚 DS18B20 的基础上根据其指令码，寄存器等编写其读写 指令，以及温度处理转换代码，然后编写数码管的显示程序，然后合并，构成总的程序流程。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。 其中 uVision 与 Ishell 分别是 C51 为 Windows 和 Dos 的集成开发环境 IDE ，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 使用简单方便。 设计的数据采集模块具体流程图 15 所示： 负值 正值 图 15 数据采集流程图 温度采集时是，首先将 DS18B20 进行初始化设置，然后才能进行后面的操作。 这也是使用各种传感器设备的最基本步骤，然后是根据先前编写的温度传感器代码读取传感器采集的温度数据，存储在其寄存器中，然后进行控制转换程序。 如果采集的温度是正值，那么就控制单片机直接读取经 NRF905 发送。 如果温度数据是负值，那么要进行取反加一后变成正值数据再通过无线设备发送出去。 无线发送流程图如图 16 所示： N N N 图 16 无线发送流程图 初始化 nRF905，将接收点的地址和要发送的有效数据将通过 SPI 接口传送给 nRF905。 将 TRXCE 和 TXEN 全部置为高电平来激活 nRF905 的 ShockBurst 的发送模式。 通过 nRF905 的 ShockBurst 可使射频寄存器自动开启，并完成数据包的发送， DR 置高。 然后判断 TRXCE 电 平，如果置低将返回初始不进行后面的操作，如果置高，那么将 AUTORETRAN 也设置为高电平，从而使 nRF905 将连续不断地重复发送数据包，直到 TRXCE 被设置为低电平为止；而当 TRXCE 被设置为低电平时， DR 0，nRF905 则结束数据传输，并将自己设置为空闲模式。 在 ShockBurst 模式下，只要开始发送数据， TRXCE 和 TXEN 的引脚无论是高电平还是低电平，发送过程都会被保证处理完毕。 无线接收流程图如图 17 所示： N N N 图 17 无线接收流程图 首先，将 TRXCE 置为高， TXEN 置为低， nRF905 进入接收模式，然后不断监测有无信号，等待接收；当 nRF905 检测到有和接收频率相同的载波时，其载波检测引脚 CD 置为高电平；此后，当 nRF905 接收到相匹配的地址时，地址匹配引脚 AM 置为高电平；在这之后，当 nRF905 接收完毕一个有效的数据包 CRC 校验正确 时， nRF905 将去掉前导码、地址和 CRC 位，同时将数据准备就绪引脚 DR置为高电平，并用单片机将 TRXCN 引脚设置为低电平，以进入空闲模式，从而使单片 机能够通过 SPI 接口读出有效的数据；当所有的数据读出后， nRF905 将AM 和 DR 设置为低电平，以便使 nRF905 准备进入其它工作模式。 第五章 系统仿真与硬件调试 系统仿真 系统的仿真过程是使用 proteus 仿真软件进行，由于在 proteus 软件中找不到 NRF905 的仿真模块，所以仿真过程中没有实现无线收发的仿真电路，只是进行了温度检测和显示过程的仿真操作。 仿真图如图 18 所示： 图 18 温度采集仿真图 系统硬件调试 系统硬件的制作过程全部在学校实验室完成，在制作条件上受到一定的限制。 在制作 PCB 电路板的过程中，由于打孔机上的打孔针只有一种直径的，所以导致过孔和焊接点的孔径大小一样，焊接时要特别注意分清。 因为制作的过孔之间是没有伏铜，连接过孔的两层导线是不相通的，需要手工进行焊接，千万不可漏焊。 所以在硬件的调试过程要注意过孔的问题。 另外，在制作电路电路板时，使用的是腐蚀刻线，很容易出现断线现象，所以在焊接器件之前最好将断线全部焊接好，避免断线导致调试过程的不正常现象，因为焊接后电路板上的断线不容易补焊。 在电路板的设计过程中要尽量在底层布线，同样是因为孔内没有加铜的原因，如果是顶层走线，就需要 在顶层焊接，而顶层焊接时遇到像数码管之类的器件的管脚很难在正面焊接，即使焊接也很容易出现虚焊现象，导致接触不良。 在调试过程中，我的电路板出现了正面布线焊接时出现短路和断路现象，导致串口无法使用，模块供电不正常等现象，最后经过使用万用表仔细的检测后才找出原因，过程繁琐异常。 调试过程主要就是一个检测过程，一定要有耐心，够仔细，不然很难 找出问题的根本原因。 所以在电路 PCB 板的设计过程中，腐蚀刻线过程中，焊接电路板时都需要认真仔细对待，尽量减少因为硬件导致模块功能不正常的问题出现，但同时，电路板出现问题的调试过程也是一个很好学习和经验积累过程，一定要认真对待，自己找原因，不要总是让别人代劳。 调试结果 经过不断认真的调试过程，且电路的设计也没有任何问题，最后电路板终于能够完全实现预先设计的所有功能。 第六章 心得与体会 经过一个星期的现代检测技术课程设计，我们小组成功地完成了无线温度检测系统的设计。 虽然整个设计中我们遇到了很多问题， 但通过我们自己九个人的分工，查找资料，调试、仿真，不断地调整设计思路，最终成功地完成了设计目标。 这次课程设计让我自己对于学习现代检测技术有了更深一步地了解，通过实际地操作，发现书上的理论知识与在实际运用中的还是有一定的出入的。 经过自己不断地摸索，改进，从中学到了很多实际知识。 整个设计制作中也培养了我的实际操作能力和团队合作能力，不仅加强了自己独立工作地能力，而且还充分地体会到了设计创作地艰辛，看到制作完成时也体会到了成功地喜悦，收获了不少课外知识。 还有要感谢李老师以及杨老师在我们遇到困难时，给予我们的建议 与鼓励。 设计过程中感受最深的就是编写程序后的调试过程，确实是一个漫长而痛苦的过程。 我们根据显示的结果不断寻找错误点，各个击破。 虽然很累 每天都熬夜 ,但是当程序跳出来之后，心中的喜悦是不言而喻的，不管之前多么的痛苦都是值得的。 通过此次课程设计，我总结了几点： ①每一个系统的生成，都是经过层层周密的思考与测试而得到的，这需要团队的合作以及个人优秀的素质。 ②写程序过程中，切记戒骄戒躁，踏踏实实，一步一个脚印。 学会模块化编程，会让你少走很多弯路。 ③当程序很多很复杂时，应该写一个模块就调试一个，这样下来会轻 松的解决各个问题，而不像你一次性全写完，错了之后再来调就很复杂了。 ④硬件电路的调试，也是需要极大的耐性，以及拥有良好的电子基础，这个需要多加练习。 再次感谢我们的老师 .，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这离不开老师您的细心指导。 而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。 同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 1] 丁元杰 . 单片微机原理及应用 [M]. 北京：机械工业出 版社， 2020. [2] 郭天祥 . 51 单片机 C 语言教程 [M]. 北京：电子工业出版社， 2020. [3] 陈杰，黄鸿 . 传感器与检测技术 [M]. 北京：高等教育出版社 ,2020. [4] 李华 . 51 系列单片机实用接口技术 [M]. 北京：北京航空航天大学出版社， 2020. [5] 谭浩强 .C 程序设计（第四版） [M].北京：清华大学出版社， 2020. [6] nRF905 无线收发模块开发指南（ ） [CD]. 杭州飞拓电子科技有线公司 . [7]温度传感器 DS18B20 资料 . 附录一：原理图 上位机 Labview 数据显示程序 前面板 后面板 labview 程序 附录二：源程序代码 //*************此程序为 nRF905 的发送程序 *********** include include define uchar unsigned char define uint unsigned int//******************* 定义命令字********************** define WC 0x00 // Write configuration register mand define RC 0x10 // Read configuration regist。