基于51单片机和CC1101无线温度监控系统设计综述

鉴于51单片机和CC1101无线温度监控系统设计序言当前，科学技术的发展日异月新，单片机等大规模集成电路的进步与发展，温度监控技术的应用愈来愈宽泛。在传统微机化的温度监控系统中，均是以有线方式来实现温度监控。传统的温度监控系统，其突出的问题是因为有线通讯，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，很是不便,且适用性不强,成本高，造成系统的普及性降低，同时也带来了制作繁琐，外头电路复杂的弊端。最近几年来，跟着各种单片机及无线收发芯片的出现与推行，使得鉴于CC1101的无线温度监控系统的实现成为可能。温度是工业、农业生产中常有的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采纳微型机进行温度检测、数字显示、信息储存及及时控制，关于提升生产效率和产质量量、节俭能源等都有重要的作用。陪伴工业科技、农业科技的发展，温度丈量需求愈来愈多，也愈来愈重要。可是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。这时就要采纳无线方式对温度数据进行收集。利用无线技术实现数据传输比使用传统的有线电缆有不行比较的长处，如可挪动性、方便灵巧性等多方面都更能知足人们的实质需要。实现无线数据传输的方法多种多样，使用高频无线电技术、激光技术、红外技术等等均能知足无线传输要求。本设计是以宏晶科技推出的STC89C52RC单片机作为控制核心，提出以DS18B20的单线散布式温度收集与控制系统,经过CC1101无线收发模块收发信息。监控点将接收到主控点的信息后，经过一些办理，而后相应的监控点将收集并发送数据给主控点。主控点经过串口将收到的温度信息回馈到上位机（PC机），进而远程实现对整个系统的检测与控制。一．整体方案设计温度监控系统有着共同的特色：丈量点多、环境复杂、布线分别、现场离监控室远等。若采纳一般温度传感器收集温度信号，则需要设计信号调治电路、A/D变换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号变换成数字信号送到计算机去办理。这样，因为各种要素会造成检测系统较大的误差；又因为检测环境复杂、丈量点多、信号传输距离远及各种扰乱的影响，会使检测系统的稳固性和靠谱性降落。所以在多点温度监控系统的设计中，我们一定正确采纳温度传感器和收发端电路的设计。1.1温度传感器在这个系统的设计中间我们采纳数字温度传感器DS18B20丈量温度，输出信号全数字化。因此便于单片机办理及控制，省去传统的测温方法的好多外头电路。且该芯片的物理化学性很稳固，它能用做工业测温元件，此元件线性度较好。在0~100摄氏度时，最大线形误差小于1摄氏度。DS18B20的最大特色之一采纳了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连结。这样，测温系统的构造就比较简单，体积也不大，抗扰乱性强。采纳温度芯片DS18B20丈量温度，能够表现系统芯片化这个趋向。部分功能电路的集成，使整体电路更简短，搭建电路和焊接电路时更快。并且，集成块的使用，有效地防止外界的扰乱，提升丈量电路的精准度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋向。本方案应用这一温度芯片，也是适应这一趋向。1.2收发模块XL1101-D01微功率无线数传模块，采纳Chipcon企业最新的高性能CC1101CC1101完整兼容CC1100,性能较CC1100更胜一筹）无线通讯芯片，最大传输数率达500kbps，并可软件改正波特率，宽阔地传输最远距离达到300-500米，拥有无线唤醒等功能，敏捷度达到-110dBm，靠谱性高，可宽泛应用于各种场合的短距离无线通讯领域。XL1101-D01模块装备弹簧天线，拥有极高的性价比。因此，无线收发模块我们首选CC1101收发模块。1.3控制部分我们采纳STC89C52单片机实现。STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗扰乱的单片机，指令代码完整兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期能够随意选择。单片机软件编程的自由度大，可经过编程实现各种各种的算术算法和逻辑控制。并且体积小，硬件实现简单，安装方便。既能够独自对多DS18B20控制工作，还能够与PC机通讯.运用主从散布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据收集，构成两级散布式多点温度丈量的巡回检测系统,实现远程控制。此外AT89C51在工业控制上也有着宽泛的应用，编程技术及外头功能电路的配合使用都很成熟.图1主控点电路系统框图图2监测点电路系统框图硬件电路的设计我们所设计的外头电路包含：电源电路、温度收集、晶振电路、复位电路以及串口等电路。下边将挨次对各个模块进行说明。2.1电源电路将

我们采纳USB供电，可是因为CC1101模块的使用电压为5V电压转为3.3V给CC1101模块供电。详细电路以下：

3.3V，所以我们用

LM1117-3.3图3电源电路图2.2温度收集温度芯片DS18B20是Dallas企业生产的一线式数字温度传感器，拥有3引脚TO－92小体积封装形式。测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。丈量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。其工作电源既可在远端引入，也可采纳寄生电源方式产生。CPU只要一根端口线就能与诸多DS18B20通讯，占用微办理器的端口较少，可节俭大批的引线和逻辑电路。因为每一个DS18B20都有独一系列号，所以多个DS18B20能够存在同一条单总线上。这同意很多不一样地方搁置温度敏捷器件。此特征的应用范围包含HAVC环境控制，建筑物、设施或机械内的温度检测，以及过程监控和控制中的温度检测等。图4温度收集电路图2.3晶振电路图5晶振电路2.4复位电路图6复位电路2.5串口电路图7串口电路2.6主控点电路图8主控点电路2.7监测点电路图9监测点电路2.8STC89C52RC单片机图10STC89C52RC引脚图STC89C52RC引脚功能说明VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1时”，能够作为高阻抗输入。在接见外面程序和数据储存器时，P0口也能够供给低8位地点和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。考证时，要求外接上拉电阻。P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（汲取或许输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，经过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输进口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外面拉低的引脚会输出一个电流（）。别的，P1.0和P1.1还能够作为准时器/计数器2的外面技术输入（P1.0/T2）和准时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），详细拜见下表：在对FlashROM编程和程序校验时，P1接收低8位地点。表XX

P1.0和P1.1引脚复用功能引脚号

功能特征P1.0

T2（准时器/计数器2外面计数输入），时钟输出P1.1

T2EX（准时器

/计数器2捕捉/重装触发和方向控制）P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的

8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器能够驱动（汲取或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，经过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输进口。P2作为输进口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外面信号拉低的引脚会输出一个电流（）。在接见外面程序储存器和16位地点的外面数据储存器（如履行“MOVX@DPTR”指令）时，P2送出高8位地点。在接见8位地点的外面数据储存器（如履行“MOVX@R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用存放器（SFR）区中的P2存放器的内容），在整个接见时期不会改变。在对FlashROM编程和程序校验时期，P2也接收高位地点和一些控制信号。P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（汲取或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，经过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输进口。P3做输进口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外面信号拉低的引脚会输入一个电流（）。在对FlashROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。P3口除作为一般I/O口外，还有其余一些复用功能，如下表所示：表XXP3口引脚复用功能引脚号复用功能P3.0（串行输进口）RXDP3.1TXD（串行输出口）P3.2（外面中止0）P3.3（外面中止）1P3.4（准时器的外面输入）T00P3.5T1（准时器1的外面输入）P3.6（外面数据储存器写选通）P3.7（外面数据储存器读选通）RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平常为有效，用来达成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时达成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特别存放器AUXR（地点8EH）上的DISRTO位能够使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/（30引脚）：地点锁存控制信号（ALE）是接见外面程序储存器时，锁存低8位地点的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般状况下，ALE以晶振六分之一的固定频次输出脉冲，可用来作为外面准时器或时钟使用。但是，特别重申，在每次接见外面数据储存器时，ALE脉冲将会跳过。假如需要，经过将地点位8EH的SFR的第0地点“1，”ALE操作将无效。这一位置“1，”ALE仅在履行MOVX或MOV指令时有效。不然，ALE将被轻微拉高。这个ALE使能标记位（地点位8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外面履行模式下无效。（29引脚）：外面程序储存器选通讯号（）是外面程序储存器选通讯号。当AT89C51RC从外面程序储存器履行外面代码时，在每个机器周期被激活两次，而接见外面数据储存器时，将不被激活。/VPP（31引脚）：接见外面程序储存器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外面程序储存器读取指令，一定接GND。注意加密方式1时，将内部锁定位RESET。为了履行内部程序指令，应当接VCC。在Flash编程时期，也接收12伏VPP电压。XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。特别功能存放器在STC89C52RC片内储存器中，80H～FFH共128个单元位特别功能存放器SFR），SFR的地点空间以下表1所示。并不是全部的地点都被定义，从80H～FFH共128个字节只有一部分被定义。还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确立，而写入的数据也将丢掉。不该将“1写”入不决义的单元，因为这些单元在未来的产品中可能给予新的功能，在这类状况下，复位后这些单元数值老是“0。”STC89C52RC除了有准时器/计数器0和准时器/计数器1以外，还增添了一个一个准时器/计数器2.准时器/计数器2的控制和状态位位于T2CON（见表2）和T2MOD（见表4）。准时器2是一个16位准时/计数器。经过设置特别功能存放器T2CON中的C/T2位，可将其作为准时器或计数器（特别功能存放器T2CON的描绘如表2所列）。准时器2有3种操作模式：捕捉、自动从头装载（递加或递减计数）和波特率发生器，这3种模式由T2CON中的位进行选择（如表2所列）。表1STC89C52RC的特别功能存放器表2特别功能存放器T2CON的描绘表3准时/计数器2控制存放器各位功能说明符号功能TF2准时器2溢出标记。准时器2溢出时，又由硬件置位，一定由软件请0.当RCLK=1或TCLK=1时，准时器2溢出，不对TF2置位。准时器2外面标记。当EXEN2=1，且当T2EX引脚上出现负跳变而出现捕捉或重装载时，EXF2置位，申请中止。此时假如同意准时器2中EXF2断，CPU将响应中止，履行准时器2中止服务程序，EXF2一定由软件消除。当准时器2工作在向上或向下计数方式时（DCEN=1），EXF2不可以激活中止。接收时钟同意。RCLK=1时，用准时器2溢出脉冲作为串口（工作于RCLK工作方式1或3时）的接收时钟，RCLK=0，用准时器1的溢出脉冲作为接收脉冲发送时钟同意。TCLK=1时，用准时器2溢出脉冲作为串口（工作于TCLK工作方式1或3时）的发送时钟，TCLK=0，用准时器1的溢出脉冲作为发送脉冲准时器2外面同意标记。当EXEN2=1时，假如准时器2未用于作串行EXEN2口的波特率发生器，在T2EX端口出现负跳变脉冲时，激活准时器2捕捉或许重装载。EXEN2=0时，T2EX端的外面信号无效。TR2准时器2启动/停止控制位。TR2=1时，启动准时器2.C/准时器2准时方式或计数方式控制位。C/=0时，选择准时方式，C/=1时，选择对外面事件技术方式（降落沿触发）。捕捉/重装载选择。CP/=1时，如EXEN2=1，且T2EX端出现负跳变脉冲时发生捕捉操作。CP/=1时，若准时器2溢出或EXEN2=1条件下，CP/T2EX端出现负跳变脉冲，都会出现自动重装载操作。当RCLK=1或TCLK=1时，该位无效，在准时器2溢出时强迫其自动重装载。表4准时器2工作方式RCLK+TCLKCP/TR2模式00116位自动重装01116位捕捉1X1波特率发生器XX0（封闭）2.9CC1101收发模块图11外面引脚俯视图外引脚概括外面组件一览表（不包含电源去耦电容）图12典型应用和评估电路程序设计3.1系统概括整个系统的功能是由硬件电路配合程序来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。程序分为三大类：一是主控点程序，它是整个控制系统的重点部分，上位机主要经过主控点向各个监测点发出信息，主控点收到监测点的信息后返回给上位机。二是监测点程序，当检测点收到主控点的信息后，读取此中的地点码和命令码，看地点码与当地地点能否一致，假如一致，则履行相应的命令，假如不一致，则不履行相应的命令。三是上位机软件，用户能够在该软件上选择需要收集数据的点以及收集的方式（多点收集和单点收集），选好后由该软件经过串口向主控点发出相应的信息，并且也由串口接受主控点返回的信息。全部的监测点都有独一的一个地点码，我们早先给每个监测点设置不一样的地点码，因此每个监测点即便都收到主控点的信息，可是只有与自己的地点码相同时候才会履行相应的命令。当使用多点收集的方式时，上位机在一准时间间隔内分别发送信息（每次发送的信息包含8个字节，此中包含地点码（一个字节），命令码（一个字节），还有六个保存不用，能够拿来扩展。主控点之在上位机两次发送信息的时间间隔中将监测点收集到的数据发送给上位机的，所以，在设置两次发送信息的时间间隔时候，一定保证监测点有充分的时间收集并发送数据信息。3.2程序设计流程图上位机流程图图13上位机流程图主控点流程图图14主控点流程图注：信息1与信息2的地点码是同样的，指示命令码不一样。监测点流程图图15