基于NRF24L01的无线接收与发送系统的设计

基于NRF24L01的无线接收与发送系统【摘要】：随着经济的发展，各式各样的数码设备在我们的生活中普及，但是大部分数码设备都是由电缆连接的，因此给我们带来了很多不便。不仅在生活方面，在各种勘察实验中，各种仪器也是由电缆相连的，这也给测量带来了很多麻烦，所以无线通信是成了现阶段一个比较热门的研究方向。并且已经广泛应用于无线鼠标，安防系统，遥控装置，遥感勘测，玩具等各个领域。本文基于单片机设计实现了一款温度探测器。硬件电路包括单片机模块、NRF24L01模块、液晶显示模块、传感器（辅机）模块、（主机）开关与报警模块;软件基于C语言实现单片机模块的控制，无线数据传输控制、警报等控制。经系统测试表明，该温度探测器简单易用，价格低廉，适合应用于各个行业，具有推广价值。【关键词】：NRF24L01；单片机；无线Abstract:Witheconomicdevelopment,awiderangeofdigitaldevicesinourlivesinpopularity,butmostdigitaldevicesareconnectedbyacable,sogiveusalotofinconvenience.Notonlyintermsoflife,inavarietyofsurveyexperiments,variousinstrumentsarealsoconnectedbyacable,whichalsobroughtalotoftroubletothemeasurement,thewirelesscommunicationisbecomeamorepopularresearchstagedirection.Andhasbeenwidelyusedinwirelessmouse,securitysystems,remotecontrol,remotesensingsurveysinvariousfields,andtoys.Basedonsingle-chipdesignandimplementationofatemperatureprobe.HardwarecircuitincludingSCMmodule,NRF24L01modules,LCDmodules,sensors(auxiliary)module(host)switchandalarmmodule;softwareisbasedontheClanguagecontrolmicrocontrollermodule,wirelessdatatransmissioncontrol,alarmandothercontrols.Aftersystemtestingshowedthatthetemperatureprobeiseasytouse,inexpensiveandsuitableforvariousindustries,haspromotionalvalue.Keywords:NRF24L01;microcontroller;wireless-目录第1章绪论.1第1.1节课题研究的背景.1第1.2节国内外研究现状.1第1.3节本课题的主要工作内容及论文结构安排.1第2章系统设计的方案与架构.1第2.1节系统的功能概述.1第2.2节系统的设计方案概述与架构.1第3章系统的硬件设计与实现.2第3.1节单片机电路的设计.2第3.2节NRF24L01的电路设计.5第3.3节温度传感器模块设计.7第3.4节显示电路设计.9第3.5节开关与报警电路的设计.11第4章系统软件.12第4.1节主控模块.12第4.2节NRF24L01控制模块.14第4.3节温度采集模块.17第4.4节液晶显示模块设计.18第5章系统测试.19第5.2节测试结果分析.23结论.24参考文献.25致谢.26附录.27附录1：实物照片说明.27附录2：部分源程序.300第1章绪论第1.1节课题研究的背景随着微电子技术和因特网的飞速发展，越来越多的个人数字设备如电脑，手机等开始在我们的生活之中普及。这些设备中大部分都是凭借电缆相连，虽然电缆的普及给我们带来了许多的便利，但是同时电缆也给我们带来了更多的问题。于是寻找方法代替电缆成了科技发掘的必然趋势，许多新技术也应运而生。蓝牙就是一个经典的技术，因其在短距离信号传输的稳定高效的特性而成为一种热门的技术，但是蓝牙芯片的昂贵的价格又导致了它不能真正的普及。NRF24L01也是一款无线收发芯片，具有跟蓝牙相似的功能，但是它却有一个蓝牙无法企及的特点便宜，使其成为一种代替电缆的热门技术，已经应用于无线鼠标，无线键盘，汽车应用等各个领域。本课题就是研究NRF24L01的工作原理以及它的简单应用。第1.2节国内外研究现状1.2.1.NRF24L01的介绍NRF24L01是由NORDIC出品的工作在2.4GHz2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。1.2.2.NRF24L01的特点极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为11.3mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。第1.3节本课题的主要工作内容及论文结构安排本文介绍了一款基于NRF24L01的温度感应器。主控模块使用了Atmel公司的89C52芯片，结合外围模块液晶LCD12864、蜂鸣器等电路，用keil软件编写C语言来编写主控模块程序。通过辅机测量温度并通过无线的方式，将信号传输至主机并显示温度，如若温度过高或者过低，则发出警报。本文的结构安排如下：(1)介绍无线通信的研究意义以及课题的研究方向；(2)介绍系统设计的方案与架构；(3)介绍无线温度测量器的硬件电路的设计；(4)介绍系统的软件设计；1(5)分析系统的调试以及结果分析；(6)工作总结。0第2章系统设计的方案与架构第2.1节系统的功能概述本系统要设计了一款能够测量温度，并将测量结果显示在LCD显示屏上显示出来的基于单片机的温度监测器。系统的功能特点如下：(1)主机控制辅机工作状态；(2)主技能接收辅机测量的信号并在LCD显示屏上显示；(3)当辅机传输的温度过高或者过低时发出蜂鸣；(4)辅机测试温度并且通过无线的方式发送信号。开机后，液晶显示“无接收信号.”，用户按下开关，按下开关后辅机启动并开始测量周围温度，辅机将测量得到的温度反馈给主机，并在主机的LCD显示屏上显示出来。如果温度过高或者过低，蜂鸣器都会发出蜂鸣。在此按下开关，则辅机停止工作。第2.2节系统的设计方案概述与架构本系统5个单元组成：主机控制单元、从机控制单元、DS18B20温度采集单元、LCD12864液晶显示单元、按钮控制单元、报警单元。总体框图如图2-1所示。DS18B20采集温度，通过1-wire单总线把数据传送给从机控制单元，从机控制单元控制NRF24L01模块，将数据发送出去，主机控制单元控制NRF24L01模块接受数据，并控制液晶显示数据，当温度大于设定值时，主机模块中的蜂鸣器将报警。单片机单片机NRF24L01NRF24L01电源模块电源模块温度采集模块报警模块按键控制模块液晶显示模块无线传输图2-1系统总体框图1第3章系统的硬件设计与实现第3.1节单片机电路的设计单片机最小系统电路如图3-1所示，由主控器AT89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。单片机AT89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1STC89C52Y111.0592MHzC230pC330p+5P00R210K+5WRERSCECSNSCKMISOMOSIIRQBUZZLED1LED2Key1Key2Key3Key4+5S1R11KC110UF123456789J110KVCCP01P02P03P04P05P06P07图3-1单片机最小系统3.1.1.主控器AT89C52的介绍本系统采用AT89C52作为主控制器，AT89C52是没过ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbyte的可反复擦鞋的只读程序存储器（PEROM）和256byte的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C52的主要性能参数如下：(1)与MCS-51产品指令和引脚完全兼容；(2)8K字节可重擦写Flash闪速存储器；(3)1000次擦写周期；2(4)全静态操作：0HZ24MHZ；(5)三级加密程序存储器；(6)256*8字节内部RAM；(7)32个可编程I/O口线；(8)3个16为定时/计数器；(9)8个中断源；(10)可编程串行UART通道；(11)低功耗空闲和掉电模式。AT89C52的引脚图如图3-2所示。图3-2AT89C52引脚图3AT89C52各引脚介绍:引脚编号引脚名称功能说明1-8P1口P1是一个带内部上拉电阻的8位双向IO口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）9RST复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。10-17P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向IO口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。18、19A0晶振输入20GND电源地21-28P2口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向IO口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）29PSEN外部程序存储器的选通信号30ALE外部输出时钟31EA当EA保持低电平时，访问外部ROM32-39P0口普通I/0口40VCC电源正5V3.1.2.晶振电路AT89C52单片机芯片内部设有一个由反向放大器所构成的振荡器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz。反相放大器和内部时钟发生电路的输入端，18脚(XTAL2)为振荡器反相放大器的输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元器件，内部振荡电路就会产生自激振荡。本系统采用的定时元器件为石英晶体（晶振）和电容组成的并联谐振回路。晶振频率为12MHz，电容大小为1530pF，电容的大小可以起到频率微调的作用，时钟电路如图3-3所示。430pFC12YMGNDXT图3-3晶振电路3.1.3.复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值。值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。复位电路图如图3-4所示。R210K+5S1R11KC110UF图3-4复位电路第3.2节NRF24L01的电路设计NRF24L01是由NORDIC出品的工作在2.4GHz2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。5NRF24L01引脚图如图3-5所示。12345678J3CON8IRQ+3.3VCECSNSCKMOSIMISO图3-5NRF24L01引脚图NRF24L01各引脚作用如表3-1所示。表3-1NRF24L01引脚功能介绍引脚名称引脚功能描述1CE数字输入RX或TX模式选择2CSN数字输入SPI片选信号3SCK数字输入SPI时钟4MOSI数字输入从SPI输入脚5MISO数字输出从SPI输出脚6IRQ数字输出可屏蔽中断脚7VDD电源电源（+3V）8GND电源接地（0V）NRF24L01特性介绍介绍：(1)2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用；(2)最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；(3)126频道，满足多点通信和跳频通信需要；(4)内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制；(5)低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态为22uA；掉电模式下为900nA；(6)内置2.4Ghz天线，体积小巧15mmX29mm；(7)模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便；(8)内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果；(9)2.54MM间距接口，DIP封装；(10)工作于EnhancedShockBurst具有Automaticpackethandling,Autopackettransactionhandling,具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率；(11)与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要；6(12)其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列。单片机I/O口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块！如果是3.3V的，可以直接和RF24l01模块的I/O口线连接。比如AVR系列单片机如果是5V的，一般串接2K的电阻。第3.3节温度传感器模块设计3.3.1.DS81B20温度传感器介绍由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为0.5。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20作为一种单总线器件，温度信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线(和地线)。它只有3个管脚，具有非常简单的外部结构，因而对应的硬件电路连接也比较简单明了，其硬件示意图如图3-7所示，表3-2给出了DS18B20各个引脚功能的介绍。VDDDSVDD3DS2GND1DS18B20图3-7DS18B20硬件示意图表3-2DS18B20引脚功能介绍引脚名称引脚编号功能说明GND1电源地DQ2数字信号输入/输出端VDD3外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）DS18B20的主要特性：7独特的单线接口，仅需一个端口引脚进行通信可通过数据线供电，也有专门的电源正输入引脚待机功耗较低测温范围为-55+125，以0.5递增；华氏温度范围为-67+2570F，以0.9F递增温度以9位数量的形式输出3.3.2.DS18B20的内部结构:DS18B20的内部主要由四部分组成:光刻ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL配置寄存器。DS18B20可以有多种封装形式，在TO-92封装中，GND为接地引脚，DQ为数据输入/输出引脚，VDD为可选的外部电源供电引脚，在寄生电源工作方式下接地。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同。3.3.3.DS18B20的单总线工作时序单总线通信方式有严格的通信协议，对操作时序要求严格。单总线通过使用时间片（timeslots）来对单总线器件进行读出和写入操作，即主机通过时间片来完成总线复位、写数据位、读数据位。总线复位单总线的总线复位时序图如图3-8所示，主机首先置总线为低电平并保持至少480s，然后拉高电平，等待从端重新拉低电平作为响应，则总线复位完成。主机拉低等待应答信号完毕等待从端拉低从端响应图3-8总线复位时序图写数据位单总线的写数据位的时序图如图3-9所示，当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时，产生写时间片。有两种类型的写时间片：写1时间片和写0时间片。所有时间片必须有最短为60s的持续周期，在各写周期之间必须有最短为1s的恢复时间。总线拉低，延迟一段时间保持15-60us总线拉高或拉低总线拉低或拉高释放总线图3-9写数据位时序图读数据位8单总线器件仅在主机发出读时间片时，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数命令后，必须马上产生读时间片，以便丛机能够传输数据。所有读时间片至少需要60s，且在两次独立的读时间片之间至少需要1s的恢复时间。每个读时间片都能由主机发起，至少拉低总线1s，如图3-10所示。在主机发起读时间片之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发送0，则拉低总线。当发送0时，从机在该时间片结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时间片之后，保持有效时间15s，因而，主机在读时间片期间必需释放总线，并且在时间片起始后的15s之内采样总线状态。主机拉低保持12us主机拉高保持12us主机采样延迟45us图3-10读数据位时序图第3.4节显示电路设计LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个1616点汉字，和128个168点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。本系统使用的是串口12864，下面阐述该液晶的特点、功能及引脚说明。LCD12864的接线原理图如图3-11所示。91234567891011121314151617181920J212864口口口口VCCVCCRP210KVCCP25P26P27P00P01P02P03P04P05P06P07VCCVCC图3-11LCD12864接线原理图LCD12864引脚如表3-3所示。表3-3LCD12864引脚图引脚编号引脚名称功能说明1VSS电源地2VCC电源正3VO对比度（亮度）调整4RS(CS)RS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”,DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)使能信号7DB0三态数据线8DB1三态数据线9DB2三态数据线10DB3三态数据线11DB4三态数据线12DB5三态数据线13DB6三态数据线14DB7三态数据线15PSBH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空脚17/RESET复位端，低电平有效18VOUTLCD驱动电压输出端19A背光源正端（+5V）20K背光源负端LCD12864基本特性：(1)低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）；(2)显示分辨率:12864点；(3)内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)；(4)内置128个168点阵字符；10(5)2MHz时钟频率；(6)显示方式：STN、半透、正显；(7)驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS；(8)背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10；(9)通讯方式：串行、并口可选；(10)内置DC-DC转换电路，无需外加负压；(11)无需片选信号，简化软件设计；(12)工作温度:0-+55,存储温度:-20-+60。第3.5节开关与报警电路的设计本系统的开关电路（如图3-12），当按钮按下的时候，整个电路通电，进行正常工作。声音报警电路由三极管和蜂鸣器9012组成。三极管的基集由单片机的I/O口控制，当传输低电平时，三级管导通，蜂鸣器报警。光报警电路如图3-14所示，利用的是发光二极管的特性，当二极管负极端为低电平时，即单片机的I/O口为低电平时，LED发光，进行光报警。其中蜂鸣器的响度和LED的亮度与电流大小有关。kGND图3-12开关电路12BZ1Buzzer+5BUZZR41KQ19012图3-13蜂鸣器电路R61KR51KD2LED1D1LED2VCCVCCLED1LED2图3-14报警电路图11第4章系统软件第4.1节主控模块本系统采用c语言编程，keil集成环境，对无线通信系统进行了系统化调试。本系统又分为主控程序、主机控制模块程序和从机控制模块程序。系统运行后，主机与从机两个模块都将进入主控程序段，主控程序进行控制信号检测，以判定该模块将进入主机控制模块程序或从机控制模块程序。主控程序流程图如4-1所示。开始初始化“设置按键”是否按下？数据是否为0x88？设置该模块位接收方式接受数据调用从控模块程序调用主控模块程序NYNY图4-1主控程序流程图4.1.1.主机控制模块系统运行后，在其中一个模块按下“设置成主机”按钮，该模块将进入主机控制程12序，将接受从机模块发来的数据，并在液晶上进行显示。如果传过来的数据发现异常，主机将进行报警。主机控制模块程序流程图如图4-2所示。主机模块初始化开始是否有按键按下？发送控制数据接收数据液晶显示温度否是数据异常(报警值)？蜂鸣器报警NY图4-2主机模块图4.1.2.从机控制模块当主机设计成功后，另一模块将接受数据，被设置成为从机模块。从机模块接受主机控制，进行温度采集，并将数据发送出去。从机控制模块程序流程图如图4-3所示。13从机模块初始化开始判断控制数据？发送数据接收数据读取温度值否是图4-3从机模块图第4.2节NRF24L01控制模块单片机与NRF24L01的通信采用SPI通信方式。本系统的软件设计中，以SPI通信底层函数为基础，进行了单片机读写NRF24L01的函数编写。4.2.1.单片机读取NRF24L01控制模块单片机读取NRF24L01控制模块数据流程图如图4-4所示。14函数入口函数初始化选择寄存器逐个字节写入寄存器函数返回图4-4单片机读取NRF24L01控制模块数据流程图4.2.2.单片机写入NRF24L01控制模块单片机写入NRF24L01控制模块数据流程图如图4-5所示。函数入口函数初始化选择寄存器逐个字节从寄存器读出函数返回图4-5单片机写入NRF24L01控制模块数据流程图154.2.3.设置为发送模式设置为发送模式的流程图如图4-6所示。函数入口选择接受通道选择射频通道使能接受通道使能自动应答选择数据宽度拉高CE，启动设备函数返回图4-6发送模式的流程图4.2.4.设置为接收模式设置为接收模式的流程图如图4-7所示。16函数入口选择发送通道选择射频通道、数据宽度使能自动应答、接受通道拉高CE，启动设备函数返回写入发送地址写入数据包设置自动重发图4-7接收模式的流程图第4.3节温度采集模块DS18B20采用单总线进行通信，通过使用时间片来对单总线进行读出和写入操作。DS18B20在执行读取温度设置时，首先需要初始化，然后应发送跳过ROM命令（CCH），再后发送转换温度命令（44H），待转换完成后，接着再次发送跳过ROM命令（CCH），再后发送读取暂存器命令（BEH），接着读取9位暂存器数据，数据读取后，发送复位命令，即完成此次温度读取的操作。图4-8给出了温度采集电路的流程图：17初始化跳过ROM命令读暂存器命令温度转换命令跳过ROM命令复位初始化图4-8温度采集框图第4.4节液晶显示模块设计液晶显示程序分为首屏显示和程序显示，如图4-9给出了12864液晶的首屏显示流程图。图4-10给出了12864液晶的程序显示流程图。清屏显示液晶初始化设置显示位置函数入口函数返回图4-9首屏显示清屏显示设置显示位置函数入口函数返回图4-10程序中液晶显示18第5章系统测试系统测试步骤如下。(1)接通电源接通电源后进入初始界面，初始界面如图5-1所示。图5-1初始界面(2)按下主机的开关按下开关后辅机开始工作并且将测量的温度反馈给主机，主机接收到信号之后将温度值显示在LCD显示屏上。测量结果如图5-2、图5-3所示。19图5-2辅机反馈温度(a),(b)（a）（b）为一亮一灭为闪烁状态，表明从机正在测量温度并发送温度信号给主机,闪烁间隔为一秒。20图5-3主机接收温度当主机接收到从机发送的温度信号之后，自动跳转页面，在LCD显示屏上显示当前从机上温度传感器DS18B20上所测的温度。(3)改变环境温度通过改变环境温度来测试温度传感器是否能够正常的工作。测量结果如图5-4图5-5所示。21图5-4温度低于下限当温度传感器DS18B20所测的温度低于主机上设置的温度下限时，蜂鸣器报警，并亮绿灯，如上图所示。22图5-5温度高于上限当温度传感器DS18B20所测得的温度高于主机上设置的温度上限，主机上的红灯亮起，同时蜂鸣器报警，如上图所示。第5.2节测试结果分析经过反复的测试，达到了初步设计的目标，并且无明显BUG产生，LCD显示正常，无线信号也能正常地收发。接通电源后LCD显示屏进入开始界面，按下开关，温度传感器开始工作，并发送信号，由主机接收后显示。当温度达到设置好的警戒线的时候，蜂鸣器发出警报，再按下开关，系统关闭。虽然预期的目标都已经达到，但仍有许多值得改进的地方：将温度检测的结果记录下来，并以图形的方式显示；语音报告实时温度；远程操控主机。23结论本课题设计了一款温度探测器，这是一款以AT89C52为控制核心，使用温度传感器DS18B20为测温单元，并使用NRF24L01来达成无线信号收发的效果，将从机采集到的信息以无线的方式进行传输，最后将检测的信息显示在主机的LCD12864液晶显示器上。经过反复的调试与测试之后，基本完成了上述的功能，也未发现明显的BUG，可以测量周围环境的温度并进行反馈。对于超过或者低于警戒线的环境温度，可以发出蜂鸣声以作警报。该产品可以应用于多个行业，例如炉内温度检测，如果用这款温度探测器，可以很好的避免数据线对于生产或检测时产生的限制，由于使用了LCD12864液晶屏，使得数据能够更加清晰得反映出来。24参考文献1.康华光电子技术基础模拟部分M高等教育出版社，2006：1232.朱善君，孙新亚，吉吟冬单片机接口技术与应用M清华大学出版社，2005：2253.李哲英，骆丽，李金平模拟电子线路分析与Multisim仿真M北京机械工业出版社，2008：3284.方红琴，杨玉蓓C语言程序设计M武汉市：华中科技大学出版社，20135.侯天星,王凤新.基于nRF2401的无线数据传输系统J.中国农学通报,2009,07:258-263.6.张煜,葛海波.基于NRF2401的跳频无线传输系统的实现J.西安邮电学院学报,2009,05:27-31.7.陈丽娟,常丹华.基于nRF2401芯片的无线数据通信J.电子器件,2006,01:248-250.8.王晓红.基于nRF2401的无线数据传输系统J.太原师范学院学报(自然科学版),2006,01:64-66.9.廖平,乔刚.基于nRF2401的近距离点对多点无线通信系统J.现代电子技术,2006,11:18-20.10.余瑾,姚燕.基于DS18B20测温的单片机温度控制系统J.微计算机信息.2009（08）.11.张开生,郭国法.MCS-51单片机温度控制系统的设计J.微计算机信息,2005,07:68-69+61.12.岳慧平,刘广,刘建平.单片机温度控制系统方案的研究J.信息系统工程,2012,02:139-140.13.华成英,童诗白.模拟电子技术基础M.北京:高等教育出版社,2006.14.徐爱钧,彭爱华.单片机高级语言C51应用程序设计M.北京:北京工业出版社,1999.25致谢经过几个月的奋战，我终于完成了我的毕业设计。在没有做毕业设计之前我觉得毕业设计也就那样，轻轻松松就能完成。所以我比较松懈，在实习的空余时间之下也没有认真地思考毕业设计，直到年前我才开始我的设计。这才发现，任务原来不是我想象的那么简单，整个设计结合了大学四年学的模电、数电和C语言等知识，这对我来说是一个不小的挑战，同时我也将这个设计作为大学里面的最后一个成果来展现。在这里我非常感谢我的指导老师吴文明老师以及身边在整个设计过程中帮助我的朋友和同学，在他们的帮助之下我才能及时完成本次的毕业论文。为了做好这次毕业设计，我完成了以下几个任务：(1)了解课题要求，确定毕业设计的方向；(2)搜集资料，挑选芯片和单片机的种类；(3)选定单片机AT89C52、芯片NRF24L01，并查找其工作原理；(4)制作电路图，编写相应的程序；(5)仿真，测试程序并调试；(6)实物焊接；(7)测试并修改；(8)制作毕业论文。26附录附录1：实物照片说明(1)主机模块图主机模块图如图1所示。12BZ1Buzzer+5BUZZR41KP1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1STC89C52Y111.0592MHzC230pC330p+5P00传传传传传传传传传传传传K1KEYK2KEYK3KEYK4KEYKey1Key2Key3Key4+5R710KR810KR910KR1010K传传传传+5IND3LEDR31K+100u传传传传R210K+5传传传传传123J2AMS1117-3.312345678J3CON8+3.3V+C710uF+5V+C810uF传传传传传传NRF24L01传传传传传传IRQ+3.3VCECSNSCKMOSIMISOC50.1uFLED传传传传传传R61KR51KD2LED1D1LED2VCCVCCLED1LED2WRERSCECSNSCKMISOMOSIIRQBUZZLED1LED2Key1Key2Key3Key4主主主主主主主主主+5S1R11KC110UF+3.3VQ19012123456789J110KVCC12J1CON21234567891011121314151617181920J212864口口口口VCCVCCRP210KVCCP25P26P27P00P01P02P03P04P05P06P07VCCVCC12864主主主主主主主P01P02P03P04P05P06P07图1主机电路图27(2)从机模块图从机模块图如图2所示。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1STC89C52Y211.0592MHzC630pC730p+5VRSTDQ1CESCKMOSICSNIRQMISO传传传传传R310K+5VRST传传传传传123J1AMS1117-3.312345678J2CON8+C810uF+C910uF传传传传传传NRF24L01传传传传传传GND+3.3VIRQCECSNSCKMOSIMISO+5VLED1LEDR21KLED主主主主+3.3V+3.3V+5VLEDR11K+C3100uFC4104+5V123456PowerSW123U07805+C1100uFC2104传传传传J1PHONEJACK2+12+C510uFGND1DQ2VDD3U2DS18B20+5VR310KDQ1+5V传传传传传LED图2从机模块图28(3)实物图图3实物图29附录2：部分源程序/*文件：基于STC89C52+NRF24L01的无线通信*描述：主机主函数源代码*底层代码参考来源：网上*作者：林俊涵*最后修改时间：2014-01-04*单位：苏州大学应用技术学院/*/#includemain.h#includeLCD12864.h#includeNRF24L01.h/定义变量unsignedcharflag_temper=0;charHigh_temp=0;charLow_temp=0;unsignedcharKEY_NUM=0;bitKEY_SET_Flag=0;bitAlarm_Flag=0;charHigh_temp_SET=40;charLow_temp_SET=0;unsignedcharGlitter_Count=0;/闪烁时间计数unsignedcharGlitter4=:,:,:,:;unsignedcharHUMI_Buffer=0;unsignedcharTEMP_Buffer=0;bitFlag_Signal=0;unsi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