【正文】 基于AVR單片機(jī)的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)本科學(xué)生畢業(yè)論文論文題目：基于AVR單片機(jī)的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)學(xué) 院：年 級：2009級專 業(yè)：電子信息工程姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師： 年 月 日摘要本設(shè)計(jì)采用高速度低功耗單片機(jī)ATMEGA16L作為主芯片，無線收發(fā)芯片采用nRF24L01，溫度采集芯片采用SHT10，LCD12864作為顯示器，利用SPI口實(shí)現(xiàn)雙向通信實(shí)現(xiàn)無線溫濕度收發(fā)顯示，SPI支持高速數(shù)據(jù)傳輸，從而滿足了射頻帶寬的要求。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)通信、串行通信于一體，可以很方便地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)通信，由于采用較完善的軟硬件設(shè)計(jì)和抗干擾措施，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。nRF24L01提供了強(qiáng)大的跳頻機(jī)制以及大量的頻道支持，功率小，功能簡單，攜帶方便，開發(fā)簡單快速，數(shù)據(jù)傳輸速率快，抗干擾能力強(qiáng)，可以用在許多特殊的場合，具有廣泛的市場應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞 ATMEGA16L；nRF24L01；SHT10；LCD12864；無線通信AbstractThis design USES the high speed, low power consumption ATMEGA16L as the main chip microcontroller, wireless transceiver chip adopt nRF24L01, temperature gathering chip adopt SHT10, LCD12864 as monitor and use SPI realize twoway munication wireless mouth humidity transceiver shows that SPI support highspeed data transmission, and satisfy the rf bandwidth needs. This system incorporates data acquisition, wireless data munication, serial munication at an organic whole, can be easily realized pointtopoint wireless data munication, because use the software and hardware design and more perfect antidisturbance measures, to ensure the security and reliability of the system works. NRF24L01 provides a powerful fh mechanism and a lot of channel support, power small, the function is simple, easy to carry, developing simple, fast, data transmission speed, strong antijamming capability, can be used in many special occasions, a broad market application value. keywordsATMEGA16L。 NRF24L01。 SHT10。 LCD12864。 Wireless munication 目錄摘要……………………………………………………………………………………………………………………………………………….IAbstract …………………………………………………………………………………………….III第一章 前言 ……………………………………………………………………………………….1 課題研究的背景 1 開發(fā)的意義 2第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………….…………………………………………………………………………………..3 系統(tǒng)的總方框設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)的硬件選擇 3 單片機(jī)的選擇 3 無線收發(fā)芯片的選擇 4 溫度傳感器的選擇 5 顯示器的選擇 6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………………………………………..8 Altium 8 Protel 99SE 8 單片機(jī)的電源設(shè)計(jì) 9 單片機(jī)的外圍電路的設(shè)計(jì) 9 9 復(fù)位電路 10 溫度測量電路的設(shè)計(jì) 11 無線發(fā)送接收電路的設(shè)計(jì) 12 液晶顯示LCD12864的電路設(shè)計(jì) 13第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ………………………………….…………………………………………………………………………16 編程語言的選擇 16 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 16 主機(jī)程序設(shè)計(jì) 16 從機(jī)程序設(shè)計(jì) 17 串行外設(shè)接口SPI 18第五章 程序的下載 ……………………………………………………………………………………………………………………20 下載器的硬件電路 20 下載軟件 21 程序下載過程需要注意的問題： 23第六章 系統(tǒng)調(diào)試 ……………………………………………………………………………………………………………………..24 24 軟件問題與解決 24結(jié) 論 ………………………………………….……………………………………………………………………………………………….25參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………………………………………………….26附錄1…………………………………………………………………………………………………………………………………………….27附錄2…………………………………………………………………………………………………………………………………………….30致謝 …….………………………………….………………………………………………………………………………………………..35.37 第一章 前言 課題研究的背景 在許多測控現(xiàn)場中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是通過有線電纜實(shí)現(xiàn)的。隨著射頻技術(shù)、集成電路的發(fā)展，無線通信功能的實(shí)現(xiàn)越來越容易，數(shù)據(jù)傳輸速率也越來越快，抗干擾能力也越來越強(qiáng)，因此，越來越多的場合采用了無線傳輸技術(shù)。 無線數(shù)據(jù)傳輸相比于有線傳輸有許多優(yōu)點(diǎn)，首先是成本低，省去了大量的布線；其次是建網(wǎng)快捷，只需在每個(gè)終端連接無線數(shù)傳模塊和架設(shè)適當(dāng)高度的天線即可；再次是適應(yīng)性好，無線數(shù)據(jù)傳輸在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候,能解決因布線困難、電纜接插件松動(dòng)、短路等帶來的問題；第四是擴(kuò)展性好，采用有線傳輸方式，不能隨意移動(dòng)，設(shè)備重新布局就要重新布線，但采用無線數(shù)據(jù)傳輸，只需將設(shè)備與無線數(shù)傳模塊相連接就可以了；最后是設(shè)備維護(hù)容易，有線通信鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn)，而采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因。 目前應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙(Bluetooth)，無線局域網(wǎng)(WLAN)，微功率超短波無線通信以及基于公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GSM,CDMA)的傳輸方式。但在上述無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中，、藍(lán)牙，因其硬件設(shè)計(jì)、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復(fù)雜，需專門的開發(fā)系統(tǒng)，開發(fā)成本高、周期長，最終產(chǎn)品成本也高，在工業(yè)領(lǐng)域中并未得到廣泛的應(yīng)用?；诠靡苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GSM、CDMA)的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，雖開發(fā)容易，但運(yùn)營費(fèi)用高。而普通射頻芯片就不存在這些問題，加之短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成熟，功率小，功能簡單，攜帶方便，開發(fā)簡單快速，使得其在嵌入式短程無線產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。藍(lán)牙（bluetooth）是一種短距離無線通信技術(shù)。它是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。，提供1Mbps的傳輸速率 和10m的傳輸距離（目前大功率的藍(lán)牙芯片已經(jīng)可以達(dá)到100m的覆蓋范圍）。它采用跳頻擴(kuò)頻FHSS(Frequency Hopping SpreadSpectrum)技術(shù)，具有非常可靠的語音和數(shù)據(jù)傳輸能力，藍(lán)牙芯片體積小、功耗低、其應(yīng)用越來越廣泛。但藍(lán)牙芯片價(jià)格較為昂貴、傳輸距離較短、藍(lán)牙技術(shù)尚無國際標(biāo)準(zhǔn)。 是目前無線局域網(wǎng)(WLAN)的國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。，速率最高可達(dá)11Mb/s，電波的覆蓋范圍可達(dá)100m左右。它采用直接序列擴(kuò)譜DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)技術(shù)，增強(qiáng)了抗干擾能力。，用它來組建大型無線網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營成本低，投資回報(bào)快。目前此種設(shè)備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應(yīng)用。
微功率無線通信技術(shù)一般使用數(shù)字信號單片射頻收發(fā)芯片，加上少量的外圍元器件和微控制器構(gòu)成無線通信模塊。工作于ISM頻段，即使用戶對其工作機(jī)制沒有較深了解，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸功能。因其功率小，投資小，開發(fā)簡單快速而應(yīng)用廣泛。
基于公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(CDMA、GSM)的短消息系統(tǒng)、通用分組交換業(yè)務(wù)(GPRS)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣，易組成網(wǎng)絡(luò)；通信距離遠(yuǎn)、通信穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)；在此通信平臺上的開發(fā)簡單易行。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸。但是，采用這種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，目前的技術(shù)下數(shù)據(jù)的傳輸速率較低，此外還需支付高昂的通信費(fèi)用。
在上述無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中，基于802．11b的無線局域網(wǎng)WLAN、藍(lán)牙(bluetooth)，因其硬件設(shè)計(jì)、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復(fù)雜，需專門的開發(fā)系統(tǒng)，開發(fā)成本高、周期長，最終產(chǎn)品成本也高，在工業(yè)領(lǐng)域中并未得到廣泛的應(yīng)用。基于公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GSM、CDMA)的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，雖開發(fā)容易，但運(yùn)營費(fèi)用高。而普通射頻