2613541_yVHqMKROSGzUIYSqYSuFASgyI.doc

1、摘 要摘 要本文介绍的是一个由单片机构成的无线温度控制系统，它利用8051单片机和DS18B20及数码管等其他器件实现。温度测量部分工作原理是单片机利用DS18B20对温度进行采集，然后进行无线发送，接收端收到信号后，进行解码，之后实现温度显示。温度控制部分工作原理是由键盘输入欲设定的温度。温度控制信号送入CPU处理，通过PID算法输出控制信号，经无线收发电路发射出去，接受端收到信号经CPU处理控制半导体温控装置达到欲设定的温度。本文对硬件和软件进行了框图设计，protel原理图设计，程序框图设计，源程序设计，文后附录了完整源程序。关键词：单片机，无线发送接收，温度控制，LED显示，定时IAb

2、stractAbstractWhat this text introduction is a constitutes to from the single slice machine of wireless temperature control system, it make use of 8051 single slice machine and other spare part realizations such as the DS18 B20 and figures tube etc.Temperatures measuring a part work principle is a s

3、ingle slice machine to make use of the DS18 B20 rightness temperatures to carry on collect, then carry on a wireless to send out, carry on a decoding after receiving to carry to receive signal, after carry out a temperature manifestation.Temperature control part work principle from keyboard importat

4、ion desire enactment of temperature.The temperature control signal sends into CPU a processing, output control signal through a PID calculate way, Be received and dispatch electric circuit blast-off to go out by wireless and accept to carry to receive signal to control the semi-conductor Wen Kong4s

5、device to attain the temperature of desire enactment through the CPU processing.This text carried on frame diagram a design to the hardware and the software, the protel principle diagram design, procedure frame the diagram design, source program design, text after appendix complete source procedure.

6、Key words: microcontroller, wireless transmission and reception, temperature control, LED display, timing59目 录目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 引 言11.1 课题的研究目的和意义11.2 课题背景21.3 课题来源31.4 短距离无线通信技术的现状与发展趋势31.5 本章小结5第二章 系统方案的总体设计62.1 系统方案构想62.2 系统方案的确定62.2.1 传感器方案62.2.2 短距离无线通信模块方案72.2.3 系统控制及数据处理模块方案82.3 器件的选

7、用92.3.1 数字式温度传感器的选择92.3.2 无线收发芯片的选择112.3.3 键盘显示模块的选择21132.3.4 温度控制模块的选择132.4 本章小结14第三章 电路的硬件设计153.1 温度采集部分电路设计153.1.1 温度数据采集硬件接口电路153.1.2 数字式温度传感器 DS18B20163.2 无线收发电路的设计213.2.1 nRF401芯片的介绍15213.2.2 典型应用电路说明213.3 单片机的选择243.4 键盘显示电路的设计243.4.1 键盘硬件电路的设计243.4.2 显示电路的设计253.5 温度控制部分电路设计263.5.1 D/A 转换电路263

8、.5.2 比例积分电路263.5.3 半导体制冷器驱动电路303.6 相关控制电路设计323.7 本章小结32第四章 系统的软件设计334.1 主程序设计334.1.1 上位机主程序334.1.2 下位机主程序334.2 子程序设计354.2.1 nRF401 的通信子程序354.2.2 温度测量子程序364.2.3 PID控制子程序364.3 本章小结40第五章 结论与展望415.1 结论415.2 展望41参考文献42致 谢44附录1 总体电路图45附录2 系统源程序46第一章 引 言第一章 引 言1.1 课题的研究目的和意义温度是人们日常生活中接触比较多的一个物理量，人们的日常生活、动植

9、物的生存繁衍和周围环境的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、粮食存储等领域对温度也有着较高的要求。例如：烟叶和纸张是吸湿性极高的材料，卷烟生产的每一个阶段对温度都有非常特别的要求，以确保所使用材料的水分，保证生产的效率和产品质量；印刷车间的温度控制水平对印刷质量有很大的影响；为防止库存武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈，必须保持环境温度不能过高；而水果、种子、肉类等的保存又需要保证一定的温度。随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出了更高的要求：制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温度控制。因此，对温度的监测和控制已成为生

10、产过程中非常重要的技术要求。目前，温度传感器已广泛应用于气象、农林、冶金、化工、纺织、食品、家用电器、仓储等许多领域。一些领域对温湿度控制的要求如表 1-1 所示。表1-1 各种行业温湿度要求范围行业工序温度（）行业工序温度（）印刷印刷2427蔬菜蘑菇栽培1427弹药存储70档案保管1424粮食谷物储藏16光学研磨27陶瓷成型27照相胶片制成2324烟草制丝3032纺织梳棉2124储藏2124精纺24271.2 课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到

11、人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。按照内部数据通道的宽度，单片机可分为4位、8位、16位及32位等。单片机的中央处理器（CPU）和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种地址访问方式、多种跳转、乘除法运算、状态监测、中断处理等，增强了实时性。单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿（Princeton）结构。另一种是将

12、程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛（Har-vard）结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。单片微型计算机自从问世以来，作为微型计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高，处理功能强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉等优点，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成就。本文讨论的单片机无线温度控制系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的温度测量和显示系统，具有体积小，可靠性高，功能强等

13、特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机。这些兼容机与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺，因而，常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的单片机，它们对8051单片机一般都作了一些扩充，更有特点。其功能和市场竞争力更强，不该把它们直接称呼为MCS-51系列单片机，因

14、为MCS只是Intel公司专用的单片机系列型号。MCS-51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存储器型。1.3 课题来源在日常生活和工作中，我们常常用到温度控制，温度控制系统广泛应用于汽车, 锅炉, 电子, 化工等各个领域。早期常用的一些温度控制系统都使用模拟电路设计制作的，有些使用热敏电阻，有些使用铂电阻，有些使用热电偶，还有些使用PN结，其准确性和精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，这种产品功能强，是

15、前者的换代之物。随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。测量和显示的控制。在本设计上按照个人的意图稍加扩展，就可以实现更多更强大的功能。1.4 短距离无线通信技术的现状与发展趋势随着移动通信需求和远程数据采集量的增加，加之有线传输的费用日益增长，人们正逐渐认识到在许多检测领域采用无线传输的必要性。在过去的几年中，无线通讯领域取得了很大的进展，这其中包括数字电路和射频电路制作工艺的进步、低功耗电路、高能电池以及微电子技术的采用。以上诸多方面的发展使移动通信设备更加灵巧、经济、可靠。与上述技术一样，数字通信技术和数字调制技术的发展也发挥了很大的作用，他们使无线通信网络向更加经济、更加容易操作的方向发展。所