51單片機+ISD1720語音+nRF24L01無線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

ID:74293 · 發(fā)表于 2017-12-7 23:08

基于無線溫度控制系統(tǒng)硬件介紹：

該設(shè)計采用51單片機STC89C52控制DS18B20實現(xiàn)的無線溫度控制系統(tǒng)。通過簡單的無線通信協(xié)議，實現(xiàn)可靠性與功耗平衡。該系統(tǒng)能實現(xiàn)對溫度的測量，同時還可以進(jìn)行溫度的設(shè)定，是可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的無線溫度控制系統(tǒng)。無線傳輸采用nRF24L01模塊傳輸。

該硬件電路設(shè)計主要分為三部分：主機和從機以及語音模塊。

具體如下：

從機：由溫度傳感器DS18B20,STC89C52單片機和nRF24L01無線射頻模塊，以及LCD1602液晶顯示模塊和驅(qū)動模塊、繼電器等組成。

主機：由STC89C52單片機，nRF24L01無線射頻模塊，LCD12864液晶模塊、電源穩(wěn)壓等組成。

語音模塊：主要基于ISD1720設(shè)計，外接揚聲器。

無線溫度控制原理圖與pcb（包含主機從機和ISD1720語音模塊）：

無線領(lǐng)域的總結(jié)，1、注意微機之間的通信，2、選擇接受通道，3、設(shè)置工作通道頻率
4、接收通道選擇和發(fā)送通道相同有效數(shù)據(jù)寬度5、發(fā)射速率、功耗功能設(shè)置
6、CRC使能，16位CRC校驗，上電，模式選擇

單片機源程序如下（部分內(nèi)容預(yù)覽）:

//軟件調(diào)試第三個問題,ISD1720有二種工作模式，SPI模式，也就是用單片機直接控制，
//獨立按鍵模式，直接用其外圍按鍵控制，剛做好硬件發(fā)現(xiàn)獨立按鍵模式工作不正常，
//所以選擇SPI模式。對ISD1720定點錄好音后發(fā)現(xiàn)并不能實現(xiàn)連續(xù)放音，剛開始考慮到
//可能是指令發(fā)送后1720沒有足夠的時間完成就收到了第二條指令才導(dǎo)致放音不連續(xù)，
//于是考慮用延時，延時后發(fā)現(xiàn)可以把定點錄的音都播放出來，但是各段語音之間有停頓
//不能實現(xiàn)無縫播放，語音聽起來很生硬，于是繼續(xù)查看芯片數(shù)據(jù)手冊，對這一點并沒有介紹，
//于是上網(wǎng)查SPI1720調(diào)試心得，發(fā)現(xiàn)ISD1720內(nèi)部有先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩沖器，F(xiàn)IFO是英文First
//In First Out 的縮寫，是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)緩存器，這是一種傳統(tǒng)的按序執(zhí)行方法，
//先進(jìn)入的指令先完成并引退，跟著才執(zhí)行第二條指令，并且ISD1720狀態(tài)寄存器第四位INT作用
//是當(dāng)一個操作完成后被置1，可被CLR_INT清除。當(dāng)發(fā)送一次定點播放命令后，不斷地讀狀態(tài)寄
//存器，判斷INT位是否為1，若不是繼續(xù)讀狀態(tài)寄存器，再判讀，當(dāng)INT為1時，用CLR_INT清楚，
//緊接著發(fā)送第二條定點播放指令，至此實現(xiàn)了定點語音的無縫播放
if(temperature ==tempwant )
{
TxBuf[1] =0x07;//當(dāng)溫度相同時，自動發(fā)送停止降溫或加熱指令
tf = 1 ;
}
if(tf ==1 )
{
TX_Mode(TxBuf);
delay_ms(20);
TX_Mode(TxBuf);
delay_ms(20);
TX_Mode(TxBuf);//采用連發(fā)，為的是擔(dān)心從機工作在發(fā)送模式，而接不到指令
delay_ms(20);
Check_ACK(1); // 等待發(fā)送完畢，清除TX FIFO
tf = 0 ; //自動跳出發(fā)射狀態(tài)
delay_ms(100);
RX_Mode(); // 設(shè)置為接收模式
}
}
//軟件調(diào)試第二個問題，當(dāng)調(diào)試NRF24L01通信時發(fā)現(xiàn)程序多次進(jìn)入進(jìn)入死循環(huán)，經(jīng)查資料發(fā)現(xiàn)，
//NRF24L01不能同時工作在發(fā)送接收二種狀態(tài)，因為它是半雙工通信。雖然可以收也可以發(fā)，
//但是收的時候不能發(fā)，發(fā)的時候不能收，這種通信方式可以實現(xiàn)雙向的通信，但不能在
//兩個方向上同時進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行。也就是說，通信信道的每一段都可以是發(fā)送端，
//也可以是接收端。但同一時刻里，信息只能有一個傳輸方向。
/**************************************************
函數(shù)：main()
描述：
主函數(shù)
/**************************************************/
void main(void)
{
init();//初始化液晶
pitcure(table_t);//開機圖片
delay(1000);
SID_Init();//ISD1720初始化
delay(500);
ISD_set_play(0X7E,0X00,0X9E,0X00);//播放開機音樂
ISD_set_play(0X6D,0X00,0X6D,0X00);
//軟件調(diào)試第四個問題:開機音樂不能實現(xiàn)正常播放，當(dāng)下載程序的時候，
//開機音樂正常播放，斷電后再接通，開機音樂不播放，其中有一個細(xì)節(jié)性的問題，
//就是下載程序時ISD1720有足夠的時間初始化，由于再錄音的時候使用了定點刪除，
//導(dǎo)致錄音沒有遵從1720內(nèi)部環(huán)形存儲體系，導(dǎo)致1720自檢需要很長的時間，
//改進(jìn)辦法：當(dāng)接通電源后，在1720開機音樂定點播放命令前面放入開機圖片，
//以此代替延時，使1720初始化完全后再給其發(fā)送開機音樂定點播放命令。
write_com(0x01);//清屏
init_io(); // NRF24L01初始化IO
TX_Mode(); // 設(shè)置為發(fā)射模式
RX_Mode();
while(1)
{
display();
display_state();
key(); // 按鍵掃描
if(tf ==0 )
{
sta = SPI_Read(STATUS); // 讀狀態(tài)寄存器
//if(RX_DR) 判斷是否接受到數(shù)據(jù)
SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD, RxBuf, TX_PLOAD_WIDTH);
// 從RX FIFO讀出數(shù)據(jù)
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + STATUS, sta); //接收到數(shù)據(jù)后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過寫1來清楚中斷標(biāo)志
}
}
}

復(fù)制代碼

函數(shù)：FS()
軟件調(diào)試第二個問題，當(dāng)調(diào)試NRF24L01時發(fā)現(xiàn)程序多次進(jìn)入進(jìn)入死循環(huán)，它是半雙工通信。雖然可以收也可以發(fā)，但是收的時候不能發(fā)，發(fā)的時候不能收，這種通信方式可以實現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個方向上同時進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行。也就是說，通信信道的每一段都可以是發(fā)送端，也可以是接收端。但同一時刻里，信息只能有一個傳輸方向。在此設(shè)置

主機軟件
② 源程序
無線溫度控制主機程序，包括三大模塊，12864，NRF24L01，ISD1720，此程序在調(diào)試時出現(xiàn)三大難題，一：NRF24L01是單收單發(fā)行器件，不能同時工作在既發(fā)射有接收狀態(tài)，為此必須做以下調(diào)整，主機：一直工作在接受狀態(tài)，當(dāng)有按鍵被按下時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，同時停止接受，當(dāng)發(fā)射結(jié)束后，自動跳出，進(jìn)入接受狀態(tài)；

從機：用標(biāo)志位循環(huán)工作在發(fā)射接受狀態(tài)，當(dāng)發(fā)射結(jié)束后，自動定義標(biāo)志位使其進(jìn)入接受狀態(tài)，然后再跳出接收狀態(tài)，進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，如此循環(huán)。二：在isd1720定點播放時要想實現(xiàn)無縫連接需要讀狀態(tài)寄存器，判斷ISD1720返回的信號是否上一個指令已經(jīng)完成，每次定點錄音后1720會自動在語音結(jié)尾加EOM標(biāo)志，所以錄音時不應(yīng)全部錄完然后再查找所需要的語音，應(yīng)單個錄音，三：應(yīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)ISD1720反應(yīng)比較慢所以要想實現(xiàn)開機音樂必須在主程序中加3秒延時，使語音芯片有足夠的時間初始化，等待SPI指令的到來。
經(jīng)驗及教訓(xùn)：1、學(xué)習(xí)一個新型原器件時應(yīng)該反復(fù)琢磨芯片使用說明書，查看別人的學(xué)習(xí)新的體會，2、其中重要的是狀態(tài)寄存器和微機之間的通信，3、單片機高電平時輸出電流小于10個ma,低電平時大概為30~40MA，NRF24L01正常工作單片機輸出電流應(yīng)小于10個MA，否則容易燒毀模塊，一般采用2K電阻限流。待續(xù)

軟件介紹：

無線溫度控制主機程序，包括三大模塊，12864，NRF24L01，ISD1720。此程序在調(diào)試時出現(xiàn)三大難題。

1、NRF24L01是單收單發(fā)行器件，不能同時工作在既發(fā)射有接收狀態(tài)。為此必須做以下調(diào)整主機，一直工作在接受狀態(tài)。當(dāng)有按鍵被按下時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，同時停止接受，當(dāng)發(fā)射結(jié)束后，自動跳出，進(jìn)入接受狀態(tài)。從機用標(biāo)志位循環(huán)工作在發(fā)射接受狀態(tài)，當(dāng)發(fā)射結(jié)束后，自動定義標(biāo)志位使其進(jìn)入接受狀態(tài)，然后再跳出接收狀態(tài)，進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，如此循環(huán)。

2、在isd1720定點播放時要想實現(xiàn)無縫連接需要讀狀態(tài)寄存器，判斷ISD1720返回的信號是否上一個指令已經(jīng)完成，每次定點錄音后1720會自動在語音結(jié)尾加EOM標(biāo)志，所以錄音時不應(yīng)全部錄完然后再查找所需要的語音，應(yīng)單個錄音。

3、應(yīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)ISD1720反應(yīng)比較慢所以要想實現(xiàn)開機音樂必須在主程序中加3秒延時，使語音芯片有足夠的時間初始化，等待SPI指令的到來。

附件內(nèi)容包括：

無線溫度控制系統(tǒng)完整硬件設(shè)計原理圖和PCB源文件（包括主機和從機以及語音模塊）；

C語言源代碼（有詳細(xì)的中文注釋）；

材料清單；

所有資料51hei提供下載:

基于51單片機無線溫度控制系統(tǒng)完整項目設(shè)計開源.zip (1.37 MB, 下載次數(shù): 124)