设计题目： 无线温度传输。
院系： 物理与机电工程系。
专业： 电子信息工程。
无线温度采集。
一） 题目要求。
对一定温度进行多点的采样，经过无线模块nrf24l01进行数据的发送接收。
二） 本课题的目的。
本设计温度采集，经过传感器和变送单元转换后成为一定形式的模拟量。将这些量送入单片机，就必须进行a/d转换，将模拟量转变成为数字量。温度芯片ds18b20是dallas公司推出的单线数字式测温芯片，它能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转化成为数字量输出。
本课题采用单片机（stc89c52）来控制显示装置及可编程温度计，实时对温度进行采集，通过三片单片机的通讯，无线通讯。
微巨型单片机，目前一推出运算速度1。2亿次/秒，cpu字长32位，可运行64位浮点运算的；
指令系统从复杂指令系统到简单指令系统过度。
单片机开发系统向多用户、c编译、**实时开发方向发展。
三） 智能温度传感器的发展趋势。
现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。
目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ate)的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、a/d转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、**控制器(cpu)、随机存取存储器(ram)和只读存储器(rom)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(mcu)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位a/d转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1°c。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位a/d转换器，分辨力一般可达0.5~0.
0625°c。由美国dallas半导体公司新研制的ds1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125°c，测温精度为±0.
2°c。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式a/d转换器。以ad7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27us、9us。
目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-wire)总线、i2c总线、smbus总线和spi总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。
单片系统(system on chip)是21世纪一项高新科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108~109元件/片，这将给ic产业及ic应用带来划时代的进步。半导体工业协会(sia)对单片系统集成所作的**见表1。
目前，国际上一些著名的ic厂家已开始研制单片测温系统，相信在不久的将来即可面市。
方**证与比较。
一） 测量温度的方式。
1. 一种低成本的利用单片机多余i／o口实现的温度检测电路。
1） 从电容的电压公式：
公式2-1)
可以得到：t1／rk＝t2／rt，即 rt＝t2×rk／t1
通过单片机计算得到热敏电阻rt的阻值。并通过查表法可以得到温度值。
该测温电路的误差**于这几个方面：单片机的定时器精度，rk电阻的精度，热敏电阻rt的精度。因此，适当选取热敏电阻和精密电阻的精度，单片机的工作频率够高，就可以得到较好的测温精度。
2. ds18b20是单总线可编程温度芯片，主要应用于温度调节装置的控制，工业系统、消费者产品、温度计。独特的 1 线tm 接口只需要一个端口管脚用来通信，信息通过一线接口被送到/来自ds18b20, 所以**处理器和ds18b20通过一线接口来进行通讯。
读写及进行温度转变所需电源可直接**于数据线本身而不需要外接电源，且仅有3个管脚使硬件电路比较简单。
本设计采用一线温度芯片ds18b20来做温度的测量。对所采集到的温度经过单片机stc89c51的驱动由无线模块nrf24l01进行传送与接收。
无线模块nrf24l01
一、产品特性。
2.4ghz 全球开放ism 频段，最大0dbm 发射功率，免许可证使用。
支持六路通道的数据接收。
低工作电压：1.9～3.6v低电压工作。
高速率：2mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置1mbps或者2mbps的空中传输速率）。
多频点：125 频点，满足多点通信和跳频通信需要。
超小型：内置2.4ghz天线，体积小巧，15x29mm（包括天线）。
低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。
低应用成本：nrf24l01 集成了所有与rf协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，nrf24l01的spi接口可以利用单片机的硬件spi口连接或用单片机i/o口进行模拟，内部有fifo可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。
便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。
自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制自动存储未收到应答信号的数据包。
自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程载波检测—固定频率检测。
内置硬件crc 检错和点对多点通信地址控制数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置。
可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道。
标准插针dip2.54mm 间距接口，便于嵌入式应用。
系统设计概述。
一） 整体设计思路。
根据题目的要求，温度进行测量，由于ttl电平传输的距离是很有限的，所以要用到多机通讯。经过仔细分析，充分考虑各种因素，确定了整体的设计方案：以主单片机（stc89c52）为核心，由nrf24l01进行发送接收。
系统组成及原理框图下图所示。以下分为硬件和软件两个方面进行具体分析。
二） 系统框图。
ds18b20
图3-1 系统框图。
1. 温度传感器采用dallas18b20。
2. 单片机采用了atmel公司的stc89c52。
系统的硬件实现。
一） 芯片简介。
1. 单总线可编程温度芯片（ds18b20）
ds18b20是可编程单总线温度传感器。dallas最新单线数字温度传感器ds18b20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 dallas 半导体公司的数字化温度传感器ds1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
测量温度范围为 -55°c~+125°c，在-10~+85°c范围内，精度为±0.5°c。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3v~5.
5v的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。
ds18b20的管脚排列如图4-1:
图。图4-1 ds18b20的管脚排列。
a) 功能特点。
单总线技术，与单片机通讯只要一根io线；
比较系列号可以在一根线上挂接多个ds18b20；
电压供电范围从3v~5v，也可以直接从数据线上窃取电源；
测温范围-550~1250摄氏度，在-100~850摄氏度范围内误差为±0.5度；
数据位可编程9~12位，转换12位温度时间为750ms(最大)；
用户可自设定预警上下限温度；
报警搜索命令可识别和寻址那个器件的温度至超出预定值。
stc89c5单片机结构特点：
stc89c52单片机简介
stc89c52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能：
8k字节flash，节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，内置4kb eeprom，max810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35mhz，6t/12t可选。
和atmel的对比
stc89c52rc单片机：
8k字节程序存储空间；
节数据存储空间；
内带4k字节eeprom存储空间；
可直接使用串口**；
at89s52单片机：
8k字节程序存储空间；
节数据存储空间；
没有内带eeprom存储空间；
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