工业大学计算机科学与技术学院Project3课程设计2014-2015学年第二学期班级：浦电子1203组员：组员学号：指导老师：武晓光，胡方强，包亚萍袁建华，毛钱萍2015年7月8日目录第一章阶段任务第二章基于WIFI模块的无线数据传输的原理1.1 时钟模块1.2 最小单片机系统的原理1.3 温度传感器DS18B201.4 串口1.5 WIFI模块第三章基于WIFI模块的无线数据传输的实现2.1 WIFI模块设置2.2 串口部分设置2.3 调试与运行过程第四章程序与框图第五章小结第一章阶段任务：第四阶段：2天（2天）写报告第二章基于WIFI模块的无线数据传输的原理１．１时钟DS1302模块：电路原理图：DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O 串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。
读写时序说明：DS1302是SPI总线驱动方式。
它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。
控制字总是从最低位开始输出。
在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。
同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。
数据读写时序如图１．２单片机最小系统的原理：说明复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.１．３温度传感器DS18B20的原理（连接到单片机最小系统，并将温度发送给WIFI模块)：3.1.1 DS18B20性能特点(1) 独特的单线接口方式，只需一个接口引脚即可通信；(2) 每一个DS18B20都有一个唯一的64位ROM序列码；(3) 在使用中不需要任何外围元件；(4) 可用数据线供电，电压围:+3.0V-+5.5 V；(5) 测温围:-55℃ -+125℃，在-10℃-+85℃围精度为+0.5℃，分辨率为0.0625℃；(6) 通过编程可实现9-12位的数字读数方式。
温度转换成12位数字信号所需时间最长为750ms，而在9位分辩模式工作时仅需93.75ms；(7) 用户可自设定非易失性的报警上下限值；(8) 告警搜索命令可识别和定位那些超过报警限值的DS18B20；(9) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温；(10)电源极性接反时，DS18B20不会因发热而烧毁，但不能正常工作；3.1.2 DS18B20部存储器及温度数据格式对于DS18B20部存储器结构（如图3.1），它包括一个暂存RAM和一个非易失性电可擦除EERAM,后者存放报警上下限TH、TL。
当改变TH、T L中的值时，数据首先被写进暂存器的第二、三字节中，主机可再读出其中容进行验证。
如果正确，当主机发送复制暂存器命令，暂存器的第二、三字节将被复制到TH、TL中，这样处理有利于确保该数据在单总线上传输的完整性[7]。
暂存器结构 EERAM结构图3.1 DS18B20结构框图暂存存储器作用是在单线通信时确保数据的完整性，它由8字节组成，头两个字节表示测得的温度读数。
以12位转化为例说明温度高低字节存放形式（温度的存储形式如表3.1）及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。
如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1，再乘于0.0625才能得到实际温度[8]。
表3.1 温度的存储形式S=1时表示温度为负，S=0时表示温度为正，其余低位以二进制补码形式表示，最低位为1时表示0.0625℃。
温度/数字对应关系如表3.2所示。
表3.2 DS18B20温度/数字对应关系表DS18B20有六条控制命令，如表3.3所示：表3.3 控制命令写暂存器4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU3.1.3 DS18B20操作命令及时序特性DS18B20对读写的数据位有着严格的时序要求，它是在一根I/O线上读写数据的。
同时，DS18B20为了保证各位数据传输的正确性和完整性，它有着严格的通信协议。
DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议，如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。
所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。
而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始的，如果要单总线器件送回数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据的接收。
另外，数据和命令的传输都是低位在先[9]。
（1）DS18B20的复位时序主机控制DS18B20完成任何操作之前必须先初始化，即主机发一复位脉冲（最短为480µs 的低电平），接着主机释放总线进入接收状态，DS18B20在检测到I/0引脚上的上升沿之后，等待15~60µs，然后发出存在脉冲(60~240)µs的低电平。
如图3.2所示。
（2）DS18B20的读时序DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。
DS18B20的读时序是从主机把单总线拉低后，在15秒之就得释放单总线，从而让DS18B20把数据传输到单总线上。
DS18B20完成一个读时序的过程，至少需要60µs。
如图3.3所示。
图3.2 DS18B20的复位时序图3.3 DS18B20的读时序（3）DS18B20的写时序DS18B20的写时序同读时序一样，仍然分为写0时序和写1时序两个过程。
DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60µs，保证DS18B20能够在15µs到45µs之间能正确地采样I/O总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15µs之就得释放单总线。
如图3.4所示。
图3.4 DS18B20的写时序由DS18B20的通讯协议得知，主机控制DS18B20完成温度转换的过程必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，从而对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉500µs，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60µs左右，然后发出60～240µs的存在低脉冲，主CPU 收到此信号表示复位成功。
１．４串口部分（让WIFI与电脑，单片机进行通讯）串口原理图：80C51串行口的结构图：80C51串行口的工作方式 ： 方式1方式1是10位数据的异步通信口。
TXD 为数据发送引脚，RXD 为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。
其中1位起始位，8位数据位，1位停止位。
1、方式1输出D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7写入SBUF 停止位TXDTI（中断标志）起始方式1输入D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7停止位RXD RI（中断标志）起始位采样脉冲用软件置REN 为1时，接收器以所选择波特率的16倍速率采样RXD 引脚电平，检测到RXD 引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。
接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。
当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将接收到的9位数据的前8位数据装入接收SBUF ，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU 请求中断始位1位，数据9位（含1位附加的第9位，发送时为SCON 中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一帧数据为11位。
方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32，方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。
１．５WIFI 模块：使用接口：1 电源接口系统采用标准电源插座，外径5.5mm径2.1mm的标准尺寸，正外负，输入电压围5~48V，电流350mA2 指示灯ID 名称描述1 Power 设备供电后亮2 Ready 部Linux系统启动完成后亮3 Link 网络连接建立后亮4 RXD 本设备的串口收到数据闪烁5 TXD 本设备通过串口向外发送数据时闪烁设备的串口为公口(针)，RS232 电平(可以直接连电脑串口的电平)，引脚顺序与计算机的COM 口保持一致，与电脑连接时需要用交叉线(2-3 交叉，7-8 交叉，5-5 直连，7-8 可以不接但是一定不能直连电脑，否则可能导致工作不正常)，一共有6 根线有定义，其余悬空。
序号名称描述2 RXD 设备数据接收引脚3 TXD 设备数据发送引脚５ GND 信号地８RTS 请求发送８CTS 清除发送９VCC 默认未使用，PCB 上有个焊盘跳线，需要时可以将它与设备的电源输入正极连接，用于给串口传感器供电或者外部通过串口线给设备供电。
第三章基于WiFi模块的无线传输的实现2.1 WIFI模块的设置2.2串口部分设置2.3调试：运行过程：单片机首先运行，然后对DS18B20和DS1302，LCD1602进行初始化，接着对DS18B20和DS1302进行写设置，读取温度和时间，单片机处理数据，将其在LCD1602上显示，单片机进行串口初始化并通过串口程序将温度和时间准备好，等到串口接收到相应的信号，在发送数据。
在程序检测温度，若温度超过设定的值（值可通过终端修改），将发出报警信号。