51单片机红外温度报警器带24l01无线收发课程设计报告程序原理图 pcb都有

ID:137190 · 发表于 2016-9-12 12:29

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基于单片机无线收发装置的红外温度报警器.rar (15.5 MB, 下载次数: 102)

调整电路的设计

如图5所示为最基本的调整电路，图中1为输出，接单片机的P1.7,P1.6输入输出口。

图5 调整电路电路图

4.2.3 时钟电路的设计

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。如图6所示为时钟电路。

图6 时钟电路图

4.2.4 复位电路的设计

复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。该复位电路连接单片机的RESET引脚，如图7示为复位电路。

图7 复位电路图

4.2.5 数码管显示报警电路的设计

由1个数码管接上电阻后连上单片的P0输入输出口的引脚，外接VCC，当单片机的相应引脚被置低电平后，数码管显示相应的数字，起到报警作用。注：当P0口输出0F9f时，数码管WEI显示数字1，当P2口输出0x25时，数码管WEI1显示数字2。图8所示为数码管报警电路。

图8 数码管仿真图

4.2.6 声音报警电路的设计

如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的P2.0引脚上，构成声音报警电路，低电平触发，如图9示为声音报警电路。

图9 声音报警电路图

4.3 系统硬件电路的选择及说明

硬件电路的设计见附图1示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89C51、热释电红外传感器、LED、发光二极管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。

5、软件程序的实现

下面是温度采集程序：

#include
#include
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned char uint;
//****************************************NRF24L01端口定义***************************************
sbit CE = P1^0;
sbit CSN = P1^5;
sbit SCK = P1^1;
sbit MOSI = P1^4;
sbit MISO = P1^2;
sbit IRQ = P1^3;
sbit LED = P3^2;
sbit re = P2^7;
//*****************************************DS1820端口设置****************************************
sbit DQ=P1^6; //显示缓冲区
//******************************************************************************************
uint bdata sta; //NRF24L01状态标志
sbit RX_DR =sta^6;
sbit TX_DS =sta^5;
sbit MAX_RT =sta^4;
//*************************************NRF24L01**************************************************
#define TX_ADR_WIDTH 5 // 本机地址宽度设置
#define RX_ADR_WIDTH 5 // 接收方地址宽度设置
#define TX_PLOAD_WIDTH 20 // 4 字节数据长度
#define RX_PLOAD_WIDTH 20 // 4 字节数据长度
uint const TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //本地地址
uint const RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //接收地址
uchar RX_BUF[RX_PLOAD_WIDTH];
uchar TX_BUF[TX_PLOAD_WIDTH];
//*****************************NRF24L01寄存器指令，详细请对照，Page18******************************
#define READ_REG 0x00 // 读寄存器指令
#define WRITE_REG 0x20 // 写寄存器指令
#define RD_RX_PLOAD 0x61 // 读取接收数据指令
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 // 写待发数据指令
#define FLUSH_TX 0xE1 // 冲洗发送 FIFO指令
#define FLUSH_RX 0xE2 // 冲洗接收 FIFO指令
#define REUSE_TX_PL 0xE3 // 定义重复装载数据指令
#define NOP 0xFF // 保留
//****************************SPI(nRF24L01)寄存器地址，详细请对照，Page18-24**********************
#define CONFIG 0x00 // 配置收发状态，CRC校验模式以及收发状态响应方式
#define EN_AA 0x01 // 自动应答功能设置
#define EN_RXADDR 0x02 // 可用信道设置
#define SETUP_AW 0x03 // 收发地址宽度设置
#define SETUP_RETR 0x04 // 自动重发功能设置
#define RF_CH 0x05 // 工作频率设置
#define RF_SETUP 0x06 // 发射速率、功耗功能设置
#define STATUS 0x07 // 状态寄存器
#define OBSERVE_TX 0x08 // 发送监测功能
#define CD 0x09 // 地址检测
#define RX_ADDR_P0 0x0A // 频道0接收数据地址
#define RX_ADDR_P1 0x0B // 频道1接收数据地址
#define RX_ADDR_P2 0x0C // 频道2接收数据地址
#define RX_ADDR_P3 0x0D // 频道3接收数据地址
#define RX_ADDR_P4 0x0E // 频道4接收数据地址
#define RX_ADDR_P5 0x0F // 频道5接收数据地址
#define TX_ADDR 0x10 // 发送地址寄存器
#define RX_PW_P0 0x11 // 接收频道0接收数据长度
#define RX_PW_P1 0x12 // 接收频道0接收数据长度
#define RX_PW_P2 0x13 // 接收频道0接收数据长度
#define RX_PW_P3 0x14 // 接收频道0接收数据长度
#define RX_PW_P4 0x15 // 接收频道0接收数据长度
#define RX_PW_P5 0x16 // 接收频道0接收数据长度
#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO栈入栈出状态寄存器设置
//************************************NRF24L01函数申明**********************************************
void Delay(unsigned int s);
void inerDelay_us(unsigned char n);
void init_NRF24L01(void);
uint SPI_RW(uint uchar);
uchar SPI_Read(uchar reg);
//void SetRX_Mode(void);
uint SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value);
uint SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars);
uint SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars);
//unsigned char nRF24L01_RxPacket(unsigned char* rx_buf);
void nRF24L01_TxPacket(unsigned char * tx_buf);
//*****************************************长延时*****************************************
void Delay(unsigned int s)
{
unsigned int i;
for(i=0; i<s; i++);
for(i=0; i<s; i++);
}
/******************************************************************************************
/*延时函数
/******************************************************************************************/
void inerDelay_us(unsigned char n)
{
for(;n>0;n--)
_nop_();
}
//****************************************************************************************
/*NRF24L01初始化
//***************************************************************************************/
void init_NRF24L01(void)
{
inerDelay_us(100);
CE=0; // chip enable
CSN=1; // Spi disable
SCK=0; // Spi clock line init high
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 写本地地址
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); // 写接收端地址
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01); // 频道0自动 ACK应答允许
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); // 允许接收地址只有频道0，如果需要多频道可以参考Page21
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 0); // 设置信道工作为2.4GHZ，收发必须一致
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); //设置接收数据长度，本次设置为4字节
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); //设置发射速率为1Mkbps，发射功率为最大值0dB
}
/****************************************************************************************************
/*函数：uint SPI_RW(uint uchar)
/*功能：NRF24L01的SPI写时序,详细看时序图，Page19
/****************************************************************************************************/
uint SPI_RW(uint uchar)
{
uint bit_ctr;
for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit
{
MOSI = (uchar & 0x80); // output 'uchar', MSB to MOSI
uchar = (uchar << 1); // shift next bit into MSB..
SCK = 1; // Set SCK high..
uchar |= MISO; // capture current MISO bit
SCK = 0; // ..then set SCK low again
}
return(uchar); // return read uchar
}
/****************************************************************************************************
/*函数：uchar SPI_Read(uchar reg)
/*功能：NRF24L01的SPI时序,详细看时序图，Page19
/****************************************************************************************************/
uchar SPI_Read(uchar reg)
{
uchar reg_val;
CSN = 0; // CSN low, initialize SPI communication...
SPI_RW(reg); // Select register to read from..
reg_val = SPI_RW(0); // ..then read registervalue
CSN = 1; // CSN high, terminate SPI communication
return(reg_val); // return register value
}
/****************************************************************************************************/
/*功能：NRF24L01读写寄存器函数,
/****************************************************************************************************/
uint SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value)
{
uint status;
CSN = 0; // CSN low, init SPI transaction
status = SPI_RW(reg); // select register
SPI_RW(value); // ..and write value to it..
CSN = 1; // CSN high again
return(status); // return nRF24L01 status uchar
}
/****************************************************************************************************/
/*函数：uint SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)
/*功能: 用于读数据，reg：为寄存器地址，pBuf：为待读出数据地址，uchars：读出数据的个数
/****************************************************************************************************/
/*uint SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)
{
uint status,uchar_ctr;
CSN = 0; // Set CSN low, init SPI tranaction
status = SPI_RW(reg); // Select register to write to and read status uchar
for(uchar_ctr=0;uchar_ctr<uchars;uchar_ctr++)
pBuf[uchar_ctr] = SPI_RW(0); //
CSN = 1;
return(status); // return nRF24L01 status uchar
}*/
/*********************************************************************************************************
/*函数：uint SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)
/*功能: 用于写数据：为寄存器地址，pBuf：为待写入数据地址，uchars：写入数据的个数
/*********************************************************************************************************/
uint SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)
{
uint status,uchar_ctr;
CSN = 0; //SPI使能
status = SPI_RW(reg);
for(uchar_ctr=0; uchar_ctr<uchars; uchar_ctr++)=""
SPI_RW(*pBuf++);
CSN = 1; //关闭SPI
return(status); //
}
/*
/****************************************************************************************************/
/*函数：void SetRX_Mode(void)
/*功能：数据接收配置
/****************************************************************************************************
void SetRX_Mode(void)
{
CE=0;
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // IRQ收发完成中断响应，16位CRC ，主接收
CE = 1;
inerDelay_us(130);
}
/******************************************************************************************************
/*函数：unsigned char nRF24L01_RxPacket(unsigned char* rx_buf)
/*功能：数据读取后放如rx_buf接收缓冲区中
/******************************************************************************************************
unsigned char nRF24L01_RxPacket(unsigned char* rx_buf)
{
unsigned char revale=0;
sta=SPI_Read(STATUS); // 读取状态寄存其来判断数据接收状况
if(RX_DR) // 判断是否接收到数据
{
CE = 0; //SPI使能
SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);// read receive payload from RX_FIFO buffer
revale =1; //读取数据完成标志
}
SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta); //接收到数据后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高为1，通过写1来清楚中断标志
return revale;
}
*/
/***********************************************************************************************************
/*函数：void nRF24L01_TxPacket(unsigned char * tx_buf)
/*功能：发送 tx_buf中数据
/**********************************************************************************************************/
void nRF24L01_TxPacket(unsigned char * tx_buf)
{
CE=0; //StandBy I模式
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 装载接收端地址
SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); // 装载数据
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); // IRQ收发完成中断响应，16位CRC，主发送
CE=1; //置高CE，激发数据发送
inerDelay_us(10);
}
uchar Check_ACK()
{
sta=SPI_Read(STATUS); // 读状态寄存器
if(TX_DS||MAX_RT)
{
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + STATUS, 0xff); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
CSN = 0;
SPI_RW(FLUSH_TX); //清除TX_FIFO
CSN = 1;
return(0);
}
else
return(1);
}
uchar Temp_Value[]={0x00,0x00};
//bit DS18B20_IS_OK = 1;
uint temp=0;
uchar Display_Digit[]={0,0,0,0,0};
uchar code df_Table[]={0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9};
sbit LCD_RS = P2^0;
sbit LCD_RW = P2^1;
sbit LCD_EN = P3^7;
uchar Temp_Disp_Title[]= {"reshidian1: "}; //1602 液晶第一行显示内容
uchar Current_Temp_Display_Buffer[]={"TEMP1: "}; //1602 液晶第二行显示内容
void delay1ms(unsigned int ms)//延时1毫秒（不够精确的）
{unsigned int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
for(j=0;j<100;j++);
}
bit LCD_Busy_Check() //LCD 忙标志，返回值为 1602LCD 的忙标志位，为 1 表示忙
{
bit result;
LCD_RS = 0;
LCD_RW = 1;
LCD_EN = 1;
delay1ms(1);
result = (bit)(P0&0x80);
LCD_EN=0;
return result;
}
void Write_LCD_Command(uchar cmd) //1602LCD 写指令函数
{
while(LCD_Busy_Check());
LCD_RS = 0;
LCD_RW = 0;
LCD_EN = 0;
_nop_();
_nop_();
P0 = cmd;
delay1ms(1);
LCD_EN = 1;
delay1ms(1);
LCD_EN = 0;
}
void Write_LCD_Data(uchar dat) //1602LCD 写数据函数
{
while(LCD_Busy_Check());
LCD_RS = 1;
LCD_RW = 0;
LCD_EN = 0;
P0 = dat;
delay1ms(1);
LCD_EN = 1;
delay1ms(1);
LCD_EN = 0;
delay1ms(1);
}
void LCD_Initialise() //1602LCD 初始化
{
Write_LCD_Command(0x01);
delay1ms(5);
Write_LCD_Command(0x08);
delay1ms(5);
Write_LCD_Command(0x38);
delay1ms(5);
Write_LCD_Command(0x0c);
delay1ms(5);
Write_LCD_Command(0x06);
delay1ms(5);
}
void Set_LCD_POS(uchar pos) //1602LCD 设置显示位置
{
Write_LCD_Command(pos|0x80);
}
void Delayl(uint x) //延时 2
{
while(x--);
}
uchar Init_DS18B20() //初始化（或者说复位）DS18B20
{
uchar status;
DQ = 1;
Delayl(8);
DQ = 0;
Delayl(90);
DQ = 1;
Delayl(8);
status=DQ;Delayl(100);
DQ = 1;
return status;
}
uchar ReadOneByte() //从 DS18B20 读一字节数据
{
uchar i,dat=0;
DQ = 1;
_nop_();
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ = 0;
dat >>= 1;
DQ = 1;
_nop_();
_nop_();
if(DQ)
dat |= 0X80;
Delayl(30);
DQ = 1;
}
return dat;
}
void WriteOneByte(uchar dat) //从 DS18B20 写一字节数据
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ = 0;
DQ = dat& 0x01;
Delayl(5);
DQ = 1;
dat >>= 1;
}
}
void Read_Temperature() //从 DS18B20 读取温度值
{
Init_DS18B20();
WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号命令
WriteOneByte(0x44); //启动温度转换命令
Init_DS18B20(); //复位 DS18B20 （每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位操作）
WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号命令
WriteOneByte(0xbe); //读取温度寄存器
Temp_Value[0] = ReadOneByte(); //读取温度低 8 位（先读低字节，再读高字节，）
Temp_Value[1] = ReadOneByte();//读取温度高 8 位（每次只能读一个字节）
}
void Display_Temperature() //在 1602LCD 上显示当前温度
{
uchar i;
uchar t = 150, ng = 0; //延时值与负数标志
if((Temp_Value[1]&0xf8)==0xf8) //高字节高 5 位如果全为 1，则为负数，为负数时取反
{ //加 1，并设置负数标志为 1
Temp_Value[1] = ~Temp_Value[1];
Temp_Value[0] = ~Temp_Value[0]+1;
if(Temp_Value[0]==0x00) //若低字节进位，则高字节加 1
Temp_Value[1]++;
ng = 1; //设置负数标志为 1
}
Display_Digit[0] = df_Table[Temp_Value[0]&0x0f]; //查表得到温度小数部分
//获取温度整数部分（低字节低 4 位清零，高 4 位右移 4 位）+（高字节高 5 位清零，
//低三位左移 4 位）
temp= ((Temp_Value[0]&0xf0)>>4) | ((Temp_Value[1]&0x07)<<4);
//将温度整数部分分解为 3 位待显示数字
Display_Digit[3] = temp/100;
Display_Digit[2] = temp%100/10;
Display_Digit[1] = temp%10;
Display_Digit[4] = ng;
//刷新 LCD 缓冲 //加字符 0 是为了将待数字转化为字符显示
Current_Temp_Display_Buffer[11] = Display_Digit[0] + '0';
Current_Temp_Display_Buffer[10] = '.';
Current_Temp_Display_Buffer[9] = Display_Digit[1] + '0';
Current_Temp_Display_Buffer[8] = Display_Digit[2] + '0';
Current_Temp_Display_Buffer[7] = Display_Digit[3] + '0';
if(Display_Digit[3] == 0) //高位为 0 时不显示
Current_Temp_Display_Buffer[7] = ' ';
if(Display_Digit[2] == 0&&Display_Digit[3]==0) //高位为 0，且次高位为 0，则次高位不显示
Current_Temp_Display_Buffer[8] = ' ';
//负号显示在恰当位置
if(Display_Digit[4]==1)
Current_Temp_Display_Buffer[6] = '-';
else
Current_Temp_Display_Buffer[6] = ' ';
if (re ==0)
{Temp_Disp_Title[14] = '0'; Delay(2000); }
else
{ Temp_Disp_Title[14] = '1'; Delay(2000); }
Set_LCD_POS(0x00); //第一行显示标题
for(i=0;i<16;i++)
{
Write_LCD_Data(Temp_Disp_Title[i]);
}
Set_LCD_POS(0x40); //第二行显示当前温度
for(i=0;i<16;i++)
{
Write_LCD_Data(Current_Temp_Display_Buffer[i]);
}
//显示温度符号
Set_LCD_POS(0x0d);
Write_LCD_Data(' ');
Set_LCD_POS(0x0f);
Write_LCD_Data(' ');
Set_LCD_POS(0x4c);
Write_LCD_Data(' ');
Set_LCD_POS(0x4d);
Write_LCD_Data(0xdf);
Set_LCD_POS(0x4e);
Write_LCD_Data('C');
Set_LCD_POS(0x4f);
Write_LCD_Data(' ');
}
void main()
{
uchar i;
P0=0xff;
P1=0xff;
P2=0xff;
P3=0xff;
init_NRF24L01() ; // 初始化IO
Read_Temperature();
LCD_Initialise();
Delay(6000);
while(1)
{
Read_Temperature();
Display_Temperature();
Delayl(500);
for(i=0;i<5;i++)
{
TX_BUF[i]=Display_Digit[i];
LED=~LED;
Delay(2000);
}
TX_BUF[5] = Temp_Disp_Title[14];
nRF24L01_TxPacket(TX_BUF);
Delay(1000);
while(Check_ACK()); //检测是否发送完毕
}
}