关键词：
前言
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的物理量。温度的变化给我们的生活、生产、工作等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要，其测量控制一般使用各式各样的温度传感器。
本文基于STM32F103RCT6设计了一款远程温度监测设备，可实时采集某一点的温度数据，通过NRF24L01进行远距离传输，发送至另一端设备，方便实时读取某一点的温度数据。
一、实际效果图
二、系统总体结构图
系统设计采用主、从分布式设计，即温度检测点放置独立工作从机，将数据发送至主机。
三、模块使用说明
1、NRF24L01
Enhanced ShockBurst™模式下发送数据流程
A. 把地址和要发送的数据按时序送入NRF24L01；
B. 配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式；
C. MCU把CE置高（至少10us），激发Enhanced ShockBurst™发射；
D. Enhanced ShockBurst™发射：
a）给射频前端供电；
b)射频数据打包（加字头、CRC校验码）；
c)高速发射数据包；
d)发射完成，NRF24L01进入空闲状态
Enhanced ShockBurst™模式下接收数据流程
A. 配置接收地址和要接收的数据包大小；
B. 配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高；
C. 130us后，NRF24L01进入监视状态，等待数据包的到来；
D. 当接收到正确的数据包（正确的地址和CRC校验码），NRF24L01自动移去字头、地址和CRC校验位
E. NRF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR置位（STATUS一般引起MCU中断）通知MCU；
F. MCU把数据从FIFO读出（0x61指令）；
G. 所有数据读取完毕后，可清除STATUS寄存器；NRF24L01可以进入四中主要的模式之一。
2、DS18B20
DS18B20内部主要包括，64位ROM、2字节温度输出寄存器、1字节上下警报寄存器(TH和TL)和1字节配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同，这样就可以实现一根总线挂接多个DS18B20的目的。
操作方式
a 通过模块配置信号DQ写入(CCH)命令，跳过DS18B20的ROM匹配。因为此单片机上仅挂载了一个DS18B20,不需要进行读取ROM编码以及匹配ROM编码。
b 通过模块配置信号DQ写入(44H)命令，启动温度转换。系统采用DS18B20默认的12位精度，温度转换所需时间最大750ms，因此需等待750ms。
c 通过模块配置信号DQ写入(BEH)命令，读取DS18B20中暂存寄存器内的温度数据。
d 暂存寄存器值送入CRC校验模块，检测CRC校验模块反馈标志，若CRC校验正确，则更新温度数据，否则，不更新温度数据。
四、模块程序
1、NRF24L01程序
nrf24l01.c
#include "24l01.h"
#include "delay.h"
//
//
const u8 TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]=0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; //发送地址
const u8 RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]=0x34,0x43,0x10,0x10,0x01;
//初始化24L01的IO口
void NRF24L01_Init(void)
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PA,C端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; //PA4上拉 防止W25X的干扰
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化指定IO
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //上拉
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; //PC2 3 推挽
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //初始化指定IO
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PC1 输入
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); //PC1,2,3上拉
SPI1_Init(); //初始化SPI
SPI_Cmd(SPI1, DISABLE); // SPI外设不使能
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //SPI主机
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; //时钟悬空低
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //数据捕获于第1个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由软件控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
NRF24L01_CE=0; //使能24L01
NRF24L01_CSN=1; //SPI片选取消
//检测24L01是否存在
//返回值:0，成功;1，失败
u8 NRF24L01_Check(void)
u8 buf[5]=0XA5,0XA5,0XA5,0XA5,0XA5;
u8 i;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4); //spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5);//写入5个字节的地址.
NRF24L01_Read_Buf(TX_ADDR,buf,5); //读出写入的地址
for(i=0;i<5;i++)if(buf[i]!=0XA5)break;
if(i!=5)return 1;//检测24L01错误
return 0; //检测到24L01
//SPI写寄存器
//reg:指定寄存器地址
//value:写入的值
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 reg,u8 value)
u8 status;
NRF24L01_CSN=0; //使能SPI传输
status =SPI1_ReadWriteByte(reg);//发送寄存器号
SPI1_ReadWriteByte(value); //写入寄存器的值
NRF24L01_CSN=1; //禁止SPI传输
return(status); //返回状态值
//读取SPI寄存器值
//reg:要读的寄存器
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 reg)
u8 reg_val;
NRF24L01_CSN = 0; //使能SPI传输
SPI1_ReadWriteByte(reg); //发送寄存器号
reg_val=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);//读取寄存器内容
NRF24L01_CSN = 1; //禁止SPI传输
return(reg_val); //返回状态值
//在指定位置读出指定长度的数据
//reg:寄存器(位置)
//*pBuf:数据指针
//len:数据长度
//返回值,此次读到的状态寄存器值
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg,u8 *pBuf,u8 len)
u8 status,u8_ctr;
NRF24L01_CSN = 0; //使能SPI传输
status=SPI1_ReadWriteByte(reg);//发送寄存器值(位置),并读取状态值
for(u8_ctr=0;u8_ctr<len;u8_ctr++)pBuf[u8_ctr]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);//读出数据
NRF24L01_CSN=1; //关闭SPI传输
return status; //返回读到的状态值
//在指定位置写指定长度的数据
//reg:寄存器(位置)
//*pBuf:数据指针
//len:数据长度
//返回值,此次读到的状态寄存器值
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len)
u8 status,u8_ctr;
NRF24L01_CSN = 0; //使能SPI传输
status = SPI1_ReadWriteByte(reg);//发送寄存器值(位置),并读取状态值
for(u8_ctr=0; u8_ctr<len; u8_ctr++)SPI1_ReadWriteByte(*pBuf++); //写入数据
NRF24L01_CSN = 1; //关闭SPI传输
return status; //返回读到的状态值
//启动NRF24L01发送一次数据
//txbuf:待发送数据首地址
//返回值:发送完成状况
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf)
u8 sta;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）
NRF24L01_CE=0;
NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,txbuf,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF 32个字节
NRF24L01_CE=1;//启动发送
while(NRF24L01_IRQ!=0);//等待发送完成
sta=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,sta); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(sta&MAX_TX)//达到最大重发次数
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff);//清除TX FIFO寄存器
return MAX_TX;
if(sta&TX_OK)//发送完成
return TX_OK;
return 0xff;//其他原因发送失败
//启动NRF24L01发送一次数据
//txbuf:待发送数据首地址
//返回值:0，接收完成；其他，错误代码
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *rxbuf)
u8 sta;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8); //spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）
sta=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,sta); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(sta&RX_OK)//接收到数据
NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);//读取数据
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);//清除RX FIFO寄存器
return 0;
return 1;//没收到任何数据
//该函数初始化NRF24L01到RX模式
//设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
void NRF24L01_RX_Mode(void)
NRF24L01_CE=0;
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//写RX节点地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40); //设置RF通信频率
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//选择通道0的有效数据宽度
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);//设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f);//配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式
NRF24L01_CE = 1; //CE为高,进入接收模式
//该函数初始化NRF24L01到TX模式
//设置TX地址,写TX数据宽度,设置RX自动应答的地址,填充TX发送数据,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//PWR_UP,CRC使能
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
//CE为高大于10us,则启动发送.
void NRF24L01_TX_Mode(void)
NRF24L01_CE=0;
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//写TX节点地址
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置TX节点地址,主要为了使能ACK
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40); //设置RF通道为40
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式,开启所有中断
NRF24L01_CE=1;//CE为高,10us后启动发送
nrf24l01.h
#ifndef __24L01_H
#define __24L01_H
#include "sys.h"
//
//
//
//NRF24L01寄存器操作命令
#define NRF_READ_REG 0x00 //读配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define NRF_WRITE_REG 0x20 //写配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读RX有效数据,1~32字节
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX 0xE1 //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX 0xE2 //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用
#define REUSE_TX_PL 0xE3 //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.
#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器
//SPI(NRF24L01)寄存器地址
#define CONFIG 0x00 //配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能;
//bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使能;bit6:中断RX_DR使能
#define EN_AA 0x01 //使能自动应答功能 bit0~5,对应通道0~5
#define EN_RXADDR 0x02 //接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5
#define SETUP_AW 0x03 //设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字节;
#define SETUP_RETR 0x04 //建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 250*x+86us
#define RF_CH 0x05 //RF通道,bit6:0,工作通道频率;
#define RF_SETUP 0x06 //RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功率;bit0:低噪声放大器增益
#define STATUS 0x07 //状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最大:6);bit4,达到最多次重发
//bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断;
#define MAX_TX 0x10 //达到最大发送次数中断
#define TX_OK 0x20 //TX发送完成中断
#define RX_OK 0x40 //接收到数据中断
#define OBSERVE_TX 0x08 //发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器
#define CD 0x09 //载波检测寄存器,bit0,载波检测;
#define RX_ADDR_P0 0x0A //数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P1 0x0B //数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P2 0x0C //数据通道2接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P3 0x0D //数据通道3接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P4 0x0E //数据通道4接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P5 0x0F //数据通道5接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define TX_ADDR 0x10 //发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址相等
#define RX_PW_P0 0x11 //接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P1 0x12 //接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P2 0x13 //接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P3 0x14 //接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P4 0x15 //接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P5 0x16 //接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define NRF_FIFO_STATUS 0x17 //FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留
//bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一数据包.0,不循环;
//
//24L01操作线
#define NRF24L01_CE PCout(3) //24L01片选信号
#define NRF24L01_CSN PCout(2) //SPI片选信号
#define NRF24L01_IRQ PCin(1) //IRQ主机数据输入
//24L01发送接收数据宽度定义
#define TX_ADR_WIDTH 5 //5字节的地址宽度
#define RX_ADR_WIDTH 5 //5字节的地址宽度
#define TX_PLOAD_WIDTH 32 //32字节的用户数据宽度
#define RX_PLOAD_WIDTH 32 //32字节的用户数据宽度
void NRF24L01_Init(void); //初始化
void NRF24L01_RX_Mode(void); //配置为接收模式
void NRF24L01_TX_Mode(void); //配置为发送模式
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s);//写数据区
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s); //读数据区
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 reg); //读寄存器
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 reg, u8 value); //写寄存器
u8 NRF24L01_Check(void); //检查24L01是否存在
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf); //发送一个包的数据
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *rxbuf); //接收一个包的数据
#endif
2、DS18B20程序
bs18b20.c：
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"
//
//
//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
DS18B20_IO_OUT(); //SET PG11 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低DQ
delay_us(750); //拉低750us
DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
delay_us(15); //15US
//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)
u8 retry=0;
DS18B20_IO_IN(); //SET PG11 INPUT
while (DS18B20_DQ_IN查看详情
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