基于MCU无线温度传感毕业设计文档格式.docx
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整个系统有发送和接收二部分,通过NRF24L01无线数据通信收发模块来实现无线数据传输。
发送部分以单片机STC89C52为核心,使用温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示。
将采集的温度无线传送给接收部分,然后再在数码管上显示,并通过串口发送到PC机上显示,通过蜂鸣器实现对温度过高或过低进行报警。
本系统的核心控制芯片选用的是STC89C52RC。
单片机在各个技术领域中的迅猛发展,与单片机所构成的计算机应用系统的特点有关:
·
单片机构成的应用系统有较大的可靠性。
系统构建简洁、易行,能方便的实现系统功能。
由于构成的系统是一个计算机系统,相当多的功能由软件实现,故具有柔性特点和优异的性能价格比。
第二章总体方案设计与选择的论证
2.1单片机最小系统
2.1.1单片机的说明
单片机的原名叫Microcontroller,即微型控制器。
顾名思义,单片机有别于通用微型计算机,它是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。
其控制功能强,有优异的性能/价格比,有很高的可靠性。
因而,单片机的应用范围在不断的扩大,它已经成了人类生活中不可缺少的工具。
下面介绍单片机在几个方面的典型应用。
2.1.2单片机的应用
(1)单片机在智能仪器中的应用
单片机广泛的用于各种仪器仪表中,使仪器仪表数字化、微型化和智能化,提高它们的测量速度、测量精度和自动化程度,简化仪器仪表的硬件结构,便于使用、维修和改进,提高其性能/价格比。
(2)单片机在机电一体化产品中的应用
机电一体化是机械工业发展的方向。
机电一体化产品是指,集机械技术、微电子技术、计算机技术和控制技术于一体,具有智能化特征的机电产品。
例如,微机控制的数控机床、机器人等。
单片机作为机电产品中的控制器,能充分的发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点,大大提高了机器的自动化、智能化程度。
(3)单片机在过程控制中的应用
过程控制是微型机应用最多、最有效的方面之一,单片机广泛的应用于过程控制。
它既可以作为主机控制,也可以作为分布式控制系统的前端机,对现场的信息进行实时的测量和控制。
单片机可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。
如锅炉控制、电机控制、机器人控制、交通信号灯控制、造纸纸浆浓度控制、纸张定量水分及厚薄控制、雷达与导弹控制以及航天导航系统鱼雷制导系统控制等。
(4)单片机在计算机网络及通信中的应用
由于高性能单片机中集成有SDLC通信接口,因而使其在计算机网络及通信设备中得到了广泛的应用。
例如:
Intel公司的8044,由8051单片机及SDLC通信接口组合而成,用高性能的串行接口单元SIU代替传统的UART,采用双绞线、半双工通信形式,特别适合远距离通信。
以8044位基础组成的位总线是一种高性能、低价格的分布式控制系统,传送距离可达1200m,传送速度为2.4Mbit/s,网络节点为28个。
此外,单片机在自动拨号无线电话网、串行自动呼叫应答设备、程控电话、无线电遥控等方面都有广泛的应用。
(5)单片机在家用电器方面的应用
单片机广泛的应用于家用电器产品中,例如:
洗衣机、电冰箱、微波炉、电饭煲、高级智能玩具、收录机等配上单片机后,大大提高了产品的性能,倍受人们的喜爱。
可以说,单片机在人们日常生活中应用所受到的限制主要不是技术问题,而是创造力和技巧上的问题。
2.1.3单片机的结构特点
控制电路设计是系统的控制和数据处理的核心,而作为控制核心的单片机种类很多,如PIC等等。
根据任务书的要求以及系统实际的需要,本次毕业设计采用STC89C52RC作为系统的微控制器芯片。
特点是,STC89C52RC的内核和AT51系列单片机一样,故引脚也相同。
但是STC89C52RC可以通过STC_ISP软件下载进行烧录。
2.1.4单片机引脚配置
图2.1引脚配置图
鉴于STC89C52RC与MCS-51单片机类似,现介绍MCS-51单片机如下文。
MCS-51单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式。
对于CHMOS单片机除采用DIP形式外,还采用方形封装工艺。
由于受到引脚数目的限制,所以有部分引脚具有第二功能。
在单片机的40条引脚中,有2条用于主电源的引脚,2条外接晶体的引脚,控制或其他电源复用引脚RST/Vpd、ALE、和VPP,32条输入/输出引脚。
下面就本系统用到的引脚分别说明这些引脚的名称和功能。
(1)主电源引脚VCC和GND
VCC:
接+5V电源
GND:
接电源地
(2)钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1:
接外部晶体的一端。
在单片机内部,它是反相放大器的输入端,该放大器构成了片内振荡器。
在采用外部时钟电路时,对于HMOS单片机,此引脚必须接地;
对CHMOS单片机,此引脚作为驱动端。
XTAL2:
接外部晶体的另一端。
在单片机内部,接至上述振荡器的反相放大器的输出端,振荡器的频率是晶体振荡频率。
若采用外部时钟电路时,对于HMOS单片机,该引脚输入外部时钟脉冲;
对于CHMOS单片机,此引脚应悬空。
(3)信号引脚RST/Vpd
RST/Vpd:
复位/备用电源输入端。
单片机上电后,只要在该引脚上输入24个振荡周期(2个机器周期)宽度以上的高电平就会使单片机复位;
若在RST与VCC之间接一个10μF的电容,而在RST与GND之间接一个8.2KΩ的下拉电阻,则可实现单片机上电自动复位。
RST/Vpd具有复用功能,在主电源VCC掉电期间,该引脚可接上+5V备用电源。
当VCC下掉到低于规定的电平,而Vpd在其规定的电压范围内时,Vpd就向片内RAM提供备用电源,以保持片内RAM中的信息不丢失,复电后能继续正常运行。
(4)输入/输出(I/O)引脚P0、P1、P2和P3
MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0~P3,P0口为三态双向口,可驱动8个TTL电路,P1、P2、P3口为准双向口(作为输入时,口线被拉成高电平,故称为准双向口),其负载能力为4个TTL电路。
P0.0--P0.7:
P0口是一个8位双向I/O端口。
在访问片外存储器时,它分时提供低8位地址和作8位双向数据总线。
在EPROM编程时,从P0口输入指令字节;
在验证程序时,则输出指令字节(验证时,要外接上拉电阻)。
P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。
图2.2P0口1位结构图
P1.0--P1.7:
P1口是8位准双向I/O端口。
在EPROM编程和程序验证时,它输入低8位地址。
P1口能驱动4个LSTTL负载。
图2.3P1口1位结构图
P2.0--P2.7:
P2口是一个8位准双向I/O端口。
在CPU访问外部存储器时,它输出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证时,它输入高8位地址。
P2口可驱动4个LSTTL负载。
图2.4P2口1位结构图
P3.0--P3.7:
P3口是8位准双向I/O端口。
它是一个复用功能口。
作为第一功能使用时,为普通I/O口,其功能和操作方法与P1口相同。
作为第二功能使用时,各引脚的定义如表3-1所示。
P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
P3口能驱动4个LSTTL负载。
图2.5P3口1位结构图
表2.1:
口线
第二功能
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD(串行口输入)
TXD(串行口输出)
INT0(外部中断0输入)
INT1(外部中断1输入)
T0(定时器0的外部输入)
T1(定时器1的外部输入)
WR(外部数据存储器“写”信号输出)
RD(外部数据存储器“读”信号输出)
2.2无线收发模块介绍
2.2.1nRF24L01概述
nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4GHz~2.5GHzISM频段。
内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
nRF24L01功耗低,在以-6dBm的功率发射时,工作电流也只有9mA;
接收时,工作电流只有12.3mA,多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。
nRF24L01主要特性如下:
GFSK调制:
硬件集成OSI链路层;
具有自动应答和自动再发射功能;
片内自动生成报头和CRC校验码;
数据传输率为lMb/s或2Mb/s;
SPI速率为0Mb/s~10Mb/s;
125个频道:
与其他nRF24系列射频器件相兼容;
QFN20引脚4mm×
4mm封装;
供电电压为1.9V~3.6V。
2.2.2引脚功能及描述
nRF24L01的封装及引脚排列如图所示。
各引脚功能如下:
图2.6nRF24L01封装图
CE:
使能发射或接收;
CSN,SCK,MOSI,MISO:
SPI引脚端,微处理器可通过此引脚配置nRF24L01:
IRQ:
中断标志位;
VDD:
电源输入端;
VSS:
电源地;
XC2,XC1:
晶体振荡器引脚;
VDD_PA:
为功率放大器供电,输出为1.8V;
ANT1,ANT2:
天线接口;
IREF:
参考电流输入。
2.2.3工作模式
通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式,如表所示。
表2.2:
模式
PWR_UP
PRIM_RX
CE
FIFO寄存器状态
接收模式
1
-
发射模式
数据在TX
FIFO
寄存器中
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 基于 MCU 无线 温度 传感 毕业设计