一、課題綜述及研究意義 溫度是人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|比較多的一個(gè)物理量，人們的日常生活、動(dòng)植物的生存繁衍和周圍環(huán)境的溫度息息相關(guān)，石油、化工、冶金、紡織、機(jī)械制造、航空航天、制藥、煙草、檔案保管、糧食存儲(chǔ)等領(lǐng)域?qū)囟纫灿兄^高的要求。例如：煙葉和紙張是吸濕性極高的材料，卷煙生產(chǎn)的每一個(gè)階段對(duì)溫度都有非常特別的要求，以確保所使用材料的水分，保證生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量；印刷車間的溫度控制水平對(duì)印刷質(zhì)量有很大的影響；為防止庫(kù)存武器彈藥、金屬材料等物品霉?fàn)€、生銹，必須保持環(huán)境溫度不能過高；而水果、種子、肉類等的保存又需要保證一定的溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新興產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境提出更高的要求：制造大規(guī)模集成電路需要極高的空氣潔凈度，生物化學(xué)制藥需要精確的溫度控制。因此，對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)和控制已成為生產(chǎn)過程中非常重要的技術(shù)要求。目前，溫度傳感器已廣泛應(yīng)用于氣象、農(nóng)林、冶金、化工、紡織、食品、家用電器、倉(cāng)儲(chǔ)等許多領(lǐng)域。 本課題研究的內(nèi)容是根據(jù)組建無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需要，加之檢測(cè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，提出一種基于DS18B20溫度檢測(cè)和射頻通信技術(shù)的解決方案，開發(fā)一種無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傳感器的溫度數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的無線傳輸。該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、快速的完成數(shù)據(jù)檢測(cè)和管理，實(shí)現(xiàn)便攜的智能化檢測(cè)條件。本設(shè)計(jì)采用最新技術(shù)，軟硬件結(jié)合，綜合實(shí)現(xiàn)溫度的采集與無線傳輸。設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹系統(tǒng)的工作原理、軟硬件設(shè)計(jì)思路、硬件的電路結(jié)構(gòu)、布局布線以及硬件抗干擾分析、無線收發(fā)流程等問題。通過不斷的調(diào)試，完成系統(tǒng)基本功能，具有性能穩(wěn)定、功耗低、成本低廉、擴(kuò)展方便、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠方便準(zhǔn)確地顯示溫度，便于遠(yuǎn)程控制，且省時(shí)省力實(shí)現(xiàn)便攜的智能化檢測(cè)條件。 二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線 本課題研究以單片機(jī)控制，溫度傳感器DS18B20對(duì)溫度的數(shù)據(jù)采集和處理，NRF905無線發(fā)送和接收模塊的應(yīng)用，4位共陽(yáng)極數(shù)碼管對(duì)溫度傳感器處理后的溫度進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)一定距離上的定點(diǎn)溫度自動(dòng)檢測(cè)和發(fā)送接收。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為2個(gè)模塊，發(fā)送模塊和接收模塊。發(fā)送模塊的主要功能是進(jìn)行溫度的采集，實(shí)時(shí)顯示和發(fā)送，接收模塊的功能是實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的接收和實(shí)時(shí)顯示。發(fā)送模塊中，控制主體是單片機(jī)STC89C52，利用單片機(jī)先控制傳感器DS18B20對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，并把數(shù)據(jù)存在寄存器中，再控制4位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)，最后控制無線發(fā)送模塊nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)給接收模塊。接收模塊中控制主體也是單片機(jī)STC89C52，利用單片機(jī)控制nRF905接收模塊接收溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，再控制數(shù)碼管把接受的數(shù)據(jù)顯示出來。整個(gè)工作流程如此循環(huán)，每0.2s進(jìn)行一次循環(huán)。這就是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。 三、主要參考文獻(xiàn) [1]姜文謙. 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二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作實(shí)施計(jì)劃 （一）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果 理論分析： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為2個(gè)模塊，發(fā)送模塊和接收模塊。發(fā)送模塊的主要功能是進(jìn)行溫度的采集，實(shí)時(shí)顯示和發(fā)送，接收模塊的功能是實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的接收和實(shí)時(shí)顯示。發(fā)送模塊中，控制主體是單片機(jī)STC89C52，利用單片機(jī)先控制傳感器DS18B20對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，并把數(shù)據(jù)存在寄存器中，再控制4位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)，最后控制無線發(fā)送模塊nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)給接收模塊。接收模塊中控制主體也是單片機(jī)STC89C52，利用單片機(jī)控制nRF905接收模塊接收溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，再控制數(shù)碼管把接受的數(shù)據(jù)顯示出來。整個(gè)工作流程如此循環(huán)，每0.2s進(jìn)行一次循環(huán)。這就是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。 軟硬件要求： 硬件方面系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)，溫度傳感器DS18B20，4位共陽(yáng)極數(shù)碼管，nRF905無線收發(fā)模塊組成，目的在于實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)和無線收發(fā)所檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)。 結(jié)合具體的實(shí)際需求，本系統(tǒng)的技術(shù)方面做到如下程度： （1）成本低。在實(shí)現(xiàn)基本無線測(cè)溫控制功能的基礎(chǔ)上，盡量把成本降到最低，從而在同類產(chǎn)品中占據(jù)主要地位。 （2）體積小。布局合理，功能強(qiáng)大，同時(shí)做到占用空間小，這樣更加便于安裝和維護(hù)。 （3）可靠性好。系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，在各種復(fù)雜環(huán)境下都能正常穩(wěn)定工作，主要依靠的是接收端與發(fā)射端無線通信的可靠能力，同時(shí)把誤差控制到最小。
在程序設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)使用的是C語(yǔ)言，基于C語(yǔ)言編程簡(jiǎn)單、功能實(shí)現(xiàn)可觀、程序結(jié)構(gòu)清晰、維護(hù)性好、可讀性高等優(yōu)勢(shì)，使用Keil C51軟件開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)軟件程序，主要有溫度顯示程序、無線發(fā)送程序和無線接收程序。 溫度顯示程序設(shè)計(jì)過程：首先要對(duì)數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、工作原理有一定的解，根據(jù)其原理編寫出適合的數(shù)碼管顯示程序，把單片機(jī)讀取到的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。單片機(jī)讀取的溫度數(shù)據(jù)來源于溫度傳感器，要想完成這一步過程，必須學(xué)習(xí)好溫度傳感器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每一個(gè)溫度傳感器都有各自的寄存器，這些寄存器的工作方式和讀寫時(shí)序圖又各不相同，它們的ROM和RAM指令也不一樣，設(shè)計(jì)單片機(jī)讀取溫度數(shù)據(jù)的程序時(shí)要根據(jù)ROM和RAM指令來編寫工作程序。DS18B20溫度傳感器在采集溫度數(shù)據(jù)之前，要先對(duì)其內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，先讀它的位和比特，再寫比特。然后設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換過程程序。這一步主要注意的是要判斷正負(fù)，如果為正值，則取原碼；如果為負(fù)值，則取原碼的反碼再加1，在得到的正值前面加上“-”號(hào)顯示即可。完成這一步后，通過單片機(jī)讀取溫度傳感器內(nèi)部的寄存器數(shù)據(jù)，即為溫度數(shù)據(jù)，www.628tf.com在數(shù)碼管上顯示出來。 無線收發(fā)程序設(shè)計(jì)過程：解nRF905的結(jié)構(gòu)、工作原理、寄存器工作方式和時(shí)序圖是此過程的首要任務(wù)。在這里設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是SPI口的設(shè)置。在整個(gè)過程中，有以下幾步過程：先給寄存器配置基本參數(shù)，然后通過SPI口在配置寄存器里讀寫配置信息，其次編寫它的寫操作和讀操作代碼，這一步驟的實(shí)現(xiàn)使得主機(jī)可以通過SPI接口向配置寄存器寫入信息，最后編寫出發(fā)送和接收指令代碼，通過收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)。
（二）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度與安排 起訖日期 工 作 內(nèi) 容 和 要 求 備 注 3月14日-3月22日 熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，收集相關(guān)資料 3月23日-3月26日 提出設(shè)計(jì)方案與研究重點(diǎn) 3月27日-4月2日 學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、無線傳輸技術(shù)和溫度傳感器的相關(guān)知識(shí) 4月3日-4月9日 完成課題總體設(shè)計(jì) 4月10日-4月16日 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)硬件電路原理圖 4月17日-4月23日 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，完成軟件流程設(shè)計(jì)和程序編碼 4月24日-4月30日 電路焊接，完成實(shí)物制作 5月1日-5月10日 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 5月11日-5月26日 整理材料，撰寫論文 5月26日-5月30日 修改論文，準(zhǔn)備答辯 |
