基于WIFI模块和单片机的无线数据传输(附代码).docx

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1、南京工业大学计算机科学与技术学院Project3课程设计2023-2023学年第二学期班级：浦电子1203组员姓名：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8R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. 5WIFI模块第三章基于WIFI模块的无线数据传输的实现2. 1WIFl模块设置2.3 串口局部设置2.4 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:第一阶段（1天）1、了解课程所给的WlFI模块，并详细研读其说明书2、复习单片机知识（2天）

2、1、了解温湿度传感器模块，并设计其硬件模块2、了解ICdI602显示模块，并设计其硬件模块（2天）1、设计整合电路：5v转3.3v电路2,串口通讯电路第二阶段（4天）1、链接并完成整体电路图的设计，并检查2、焊接电路并调试。第三阶段（3天）1、根据设计的硬件模块设计程序（1）：温湿度传感器模块（2）：串口通讯模块（3）：WlFl传输与接收模块（4）：显示电路模块（3天）2、将设计好的模块程序烧录到单片机内，调试第四阶段：2天2天）明报告第二章基于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/

3、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SPl总线驱动方式。它不仅要向存放器写入控制字，还需要读取相应存放器的数据。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

4、,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:典型的品振取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,单片机在复位后从内部ROM的OoooH开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的OooOH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

5、度发送给WlFl模块)：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，电压范围:+3.0V-+5.5V:(5)测温范围:-55C-+125C,在-I(TC-+85C范围内精度为+0.5C,分辨率为0.0625C：(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：

6、(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：DS18B20内部存储器及温度数据格式对于DS18B20内部存储器结构(如图3.1),它包括一个暂存RAM和一个非易失性电可擦除EERV,后者存放报警上下限TH、TLo当改变TH、TL中的值时，数据首先被写进暂存器的第二、三字节中，主机可再读出其中内容进行验证。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m。暂存器结构EERAM结构温度低字节(BYTEO)温度高字节(BYTEl)上

7、限报警温度TH(BYTE2).下限报警温度TL(BYTE3)结构存放器(BYTE4保存(BYTE5)保存(BYTE6)保存(BYTE7)CRC(BYTE8)图3.1DS18B20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魏以12位转化为例说明温度上下字节存放形式（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的两个上下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0.0

8、625才能得到实际温度I叫表3.1温度的存储形式高8位SSSSS22s2低8位吸22d2一2221S=I时表示温度为负，S=O时表示温度为止，其余低位以二进制补码形式表示，最低位为1时表示0.0625C。温度/数字对应关系如表3.2所示。表3.2DS18B20温度/数字对应关系表温度（C）输出的二进制码对应的十六进制码+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.0625000000011100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.5OO(X)0000000010000008H0OO(X)0000

9、0000(M)OO0000H-05Hllllllini100oFFF8H-10J25IlllIlll01101110FF5EH-25.0625HlI11100110IlHFF6FH-55Illl110010010000FC90HDS18B20有六条控制命令，如表3.3所示:表3.3控制命令指令约定代码操作说明温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9个字节内容写暂存器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E2RAMB8H把E:RAM中的TH、TL字节写到哲存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B

10、20发送电源供电方式的信号给主CPUDS18B20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-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每步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议如主机控制DS18B2O完成温度转换这过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步躲：每-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

11、作为从设备。而每-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网。(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480s的低电平)，接着主机释放总线进入接收状态，DS18B20在检测到I/O引脚上的上升沿之后，等待1560s,然后发出存在脉冲(60240)s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。DS18B2O的读时序是从主机把单总线拉低后，在15秒

12、之内就得释放单总线，从而让DS18B2O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60s。如图3.3所示。图3.2DS18B20的复位时序图3.3DS18B20的读时序(3) DS18B2O的写时序DS18B2O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。DS18B2O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60s保证DS18B2O能够在15s到45s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15s之内就得释放单总线。如图3.4所示。图3.4DS18B20的写时序由DS18B20的通讯协议得知，主机控

13、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500s,然后释放，DS18B2O收到信号后等待1660s左右，然后发出60240s的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。1 .4串口局部（让WlFl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下图。其中1位起始位，8位数据位，1位停

14、止位。I、方式I输出写入SBUF口xD起写QCZxCIEIXz停止位TI（中断标志）方式1输入RXEKECeD2三CEXX2米样脉冲nunnnn三nwImnIlnnnnnnnn三ImflRl（中断标志）I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，那么说明起始位有效，将其移入输入移位存放器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位存放器右边移入，起始位移至输入移位存放器最左边时，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=I,向CPU请求中断始位I位，数据9位（含I位附加的第9位，发送时为SCON中的TB&接收时为RB8）,停止位I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Tl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内径2.1mm的标准尺寸，内正外负，输入电压范围5-48V,电流35OmA2指示灯ID名称描述1Power设备供电后亮2Ready内部LinUX系统启动完成后亮3Link网络连接建立后亮4RXD本设备的串口收到数据