基于WIFI模块和单片机的无线数据传输(附代码).docx

1、目录第一章 阶段任务第二章基于 WIFI 模块的无线数据传输的原理1.1 时钟模块1.2 最小单片机系统的原理1.3 温度传感器 DS18B20 1.4 串口 1.5 WIFI模块第三章 基于 WIFI 模块的无线数据传输的实现2.1 WIFI 模块设置 2.2串口部分设置 2.3调试与运行过程第四章 程序与框图第五章 小结 第一章 阶段任务：第一阶段（1 天）1、了解课程所给的WIFI 模块，并详细研读其说明书2、复习单片机知识（2 天）1、了解温湿度传感器模块，并设计其硬件模块2、了解lcd1602 显示模块，并设计其硬件模块（2 天）1、设计整合电路：5v 转 3.3v 电路2、串口通讯

2、电路第二阶段（4 天） 1、链接并完成整体电路图的设计，并检查2、焊接电路并调试。第三阶段（3 天）1、根据设计的硬件模块设计程序（1） ：温湿度传感器模块（2） ：串口通讯模块（3） ：WIFI 传输与接收模块（4） ：显示电路模块（3 天）2、将设计好的模块程序烧录到单片机内，调试第四阶段：2 天（2 天）写报告 第二章 基于 WIFI 模块的无线数据传输的原理时钟 DS1302 模块：电路原理图：DS1302 与单片机的连接也仅需要3 条线：CE 引脚、SCLK 串行时钟引脚、I/O 串行数据引脚，Vcc2 为备用电源，外接32.768kHz 晶振，为芯片提供计时脉冲。读写时序说明：DS

3、1302 是 SPI 总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟8 位的控制字指令后的下一个SCLK 脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图单片机最小系统的原理：说明复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST 脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的 RC 值来决定.典型的51 单片机当 RST 脚的高电平持续

4、两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC 的取值就可以保证可靠的复位.晶振电路:典型的晶振取 11.0592MHz(因为可以准确地得到 9600 波特率和 19200 波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的 uS 级时歇,方便定时操作)单片机:一片AT89S51/52 或其他 51 系列兼容单片机特别注意:对于 31 脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM 的 0000H 开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM 的 0000H 开始执行.温度传感器 DS18B20 的原理（连接到单片机最小系统，并将温度发送给WIFI 模块)：3.1.1 DS1

5、8B20 性能特点(1) 独特的单线接口方式，只需一个接口引脚即可通信；(2) 每一个 DS18B20 都有一个唯一的 64 位 ROM 序列码；(3) 在使用中不需要任何外围元件；(4) 可用数据线供电，电压范围:+3.0V-+5.5 V；(5) 测温范围:-55-+125 ，在-10-+85范围内精度为+0.5，分辨率为0.0625； (6) 通过编程可实现 9-12 位的数字读数方式。温度转换成 12 位数字信号所需时间最长为750ms，而在 9 位分辩模式工作时仅需93.75ms；(7) 用户可自设定非易失性的报警上下限值；(8) 告警搜索命令可识别和定位那些超过报警限值的DS18B2

6、0； (9) 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点测温；(10)电源极性接反时，DS18B20 不会因发热而烧毁，但不能正常工作；3.1.2 DS18B20 内部存储器及温度数据格式对于 DS18B20 内部存储器结构（如图3.1），它包括一个暂存RAM 和一个非易失性电可擦除 EERAM,后者存放报警上下限TH、TL。当改变 TH、T L 中的值时，数据首先被写进暂存器的第二、三字节中，主机可再读出其中内容进行验证。如果正确，当主机发送复制暂存器命令，暂存器的第二、三字节将被复制到TH、TL 中，这样处理有利于确保该数据在单总线上传输的完整性7。暂存器结构 EERAM结构温

7、度低字节（BYTE0）温度高字节（BYTE1）TH上限报警温度 TH（BYTE2）下限报警温度 TL（BYTE3）TL结构寄存器（BYTE4）结构寄存器保留 （BYTE5）保留 （BYTE6）保留 （BYTE7）CRC （BYTE8 ）图 3.1 DS18B20 结构框图暂存存储器作用是在单线通信时确保数据的完整性，它由8 字节组成，头两个字节表示测得的温度读数。以 12 位转化为例说明温度高低字节存放形式（温度的存储形式如表3.1） 及计算：12 位转化后得到的 12 位数据，存储在18B20 的两个高低 8 位的 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

8、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才能得到实际温度8。高 8 位S S S S S 262524低 8 位232221202-12-22-32-4表 3.1 温度的存储形式S=1 时表示温度为负，S=0 时表示温度为正，其余低位以二进制补码形式表示，最低位为 1 时表示 0.0625 。温度/数字对应关系如表3.2 所示。表 3.2 DS18B20 温度/数字对应关系表温度（）输出的二进制码对应的十六进制码+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 010

9、1 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0110 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FF6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20 有六条控制命令，如表3.3 所示： 指令约定代码操作说 明表 3.3 控制命令温度转换44H启

10、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 E2RAM B8H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 3.1.3 DS18B20 操作命令及时序特性DS18B20 对读写的数据位有着严格的时序要求，它是在一根I/O 线上读写数据的。同时，DS18B20 为了保证各位数据传输的正确性和完整性，它有着严格的通信协议。DS18B20 每一步操作都要遵循严格的

11、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 。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始的，如果要单总线器件送回数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据的接收。另外，数据和命令的传输都是低位在先9。（1） DS18B20 的复位时序主机控制 DS18B

12、20 完成任何操作之前必须先初始化，即主机发一复位脉冲（最短为480s 的低电平），接着主机释放总线进入接收状态，DS18B20 在检测到 I/0 引脚上的上升沿之后，等待 1560s，然后发出存在脉冲(60240)s 的低电平。如图3.2 所示。（2） DS18B20 的读时序DS18B20 的读时序分为读 0 时序和读 1 时序两个过程。DS18B20 的读时序是从主机把单总线拉低后，在 15 秒之内就得释放单总线，从而让 DS18B20 把数据传输到单总线上。DS18B20 完成一个读时序的过程，至少需要60s。如图 3.3 所示。图 3.2 DS18B20 的复位时序图 3.3 DS1

13、8B20 的读时序（3） DS18B20 的写时序DS18B20 的写时序同读时序一样，仍然分为写0 时序和写 1 时序两个过程。DS18B20 写 0 时序和写1 时序的要求不同，当要写 0 时序时，单总线要被拉低至少60s， 保证 DS18B20 能够在 15s 到 45s 之间能正确地采样I/O 总线上的“0”电平，当要写 1 时序时，单总线被拉低之后，在15s 之内就得释放单总线。如图3.4 所示。图 3.4 DS18B20 的写时序由 DS18B20 的通讯协议得知，主机控制DS18B20 完成温度转换的过程必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后

14、发送一条ROM 指令，最后发送 RAM 指令，从而对 DS18B20 进行预定的操作。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500s， 然后释放，DS18B20 收到信号后等待 1660s 左右，然后发出60240s 的存在低脉冲， 主 CPU 收到此信号表示复位成功。串口部分（让 WIFI 与电脑，单片机进行通讯）串口原理图：80C51 串行口的结构图：ATXDSBUF控制门TH1TL1发送控制器TI去串口中断11621T1溢出率0SMOD接收控制器RIRXDSBUF移位寄存器80C51 串行口的工作方式 ： 方式 1方式 1 是 10 位数据的异步通信口。TXD 为数据发送引脚，RXD 为数据接收引脚，传1帧共10位空闲起始位数据位8位停止位空闲D0D7L