【正文】 , the simulation level of data through nrf24l01 module is transmitted to another nrf24l01 wireless module, through the microcontroller decoding display on the LCD display, when the numerical received more than 1000 or less than 10 ,the buzzer and the lightemitting will give an alarm. Key Words: Nrf24l01。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了將模擬液位數(shù)據(jù)通過(guò) nrf24l01 模塊模塊傳輸?shù)搅硪粋€(gè) nrf24l01 無(wú)線模塊，通過(guò)單片機(jī)解碼顯示在 LCD 顯示器上，當(dāng)接收到的數(shù)值超過(guò) 1000 或 小于 10 的 時(shí)候 蜂鳴器和發(fā)光二極管同時(shí)報(bào)警。設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于單片機(jī) 的遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí) 自動(dòng)化 112 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 2020 年 6 月 5 日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (畢業(yè)論文 )是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究、設(shè)計(jì)工作后獨(dú)立完成的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）作者簽名 (手寫(xiě) ): 日期 : 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名 (手寫(xiě) ): 日期 : 年 月 日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 ： 以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤(pán)模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊五個(gè)部分。 關(guān)鍵詞： nrf24l01；單片機(jī)；遠(yuǎn)程傳輸；顯示器 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) Design of Remote Monitoring System Based on MCU Abstract: The design of the remote monitoring system based on the STC89C52 microcontroller core is designed. Real time monitoring of the tower liquid level changes, monitoring process intelligent, LCD display realtime display of liquid level, when the level exceeds the set value of the upper or lower buzzer alarm, LED lights flashing alarm. According to the main function of the remote monitoring system, the design scheme is presented and demonstrated. Design includes two parts of hardware design and software design. The hardware includes the smallest singlechip microputer, the matrix keyboard module, the wireless transceiver module, the display module and the alarm module of the five parts. Singlechip selection macro crystal STC STC89C52。MCU。從家電遙控 到大型機(jī)器遠(yuǎn)程操作， 從手機(jī)到筆記本電腦，以及 現(xiàn)在的工廠的設(shè)備檢修和維護(hù)等， 幾乎所有現(xiàn)代化的電器機(jī)器設(shè)備都要用到遠(yuǎn)程控制。作為信息時(shí)代的產(chǎn)物，遠(yuǎn)程控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)方面扮演著不可替代的角色，應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)器械上能有效的減少錯(cuò)誤率、提高精度、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能為企業(yè)節(jié)約開(kāi)支減少人工成本， 為企業(yè)帶來(lái)生產(chǎn)之外的效益。 無(wú)線數(shù)據(jù) 傳輸技術(shù)優(yōu)點(diǎn)多 ， 不僅簡(jiǎn)單易用，成本低，效率高，收益長(zhǎng)遠(yuǎn)，抗 干擾 能力強(qiáng)，再結(jié)合微機(jī) 和 互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行使用 便 可以勝過(guò) 傳統(tǒng) 有線傳輸。 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 2 方案設(shè)計(jì)選擇 由于目前遠(yuǎn)程控制技術(shù)的控制方式是多種多樣的，我們通常把他們分為無(wú)線遙控、聲控和紅外遙控。 總線型單片機(jī)提供并行總線。一般來(lái)說(shuō)，工控型單片機(jī)具有運(yùn)算能力強(qiáng)、尋址范圍大等優(yōu)點(diǎn)：家用型單片機(jī)一般是專用型的，比如我們生活中的空調(diào)、電視機(jī)、電飯鍋、電磁爐等都需要用到這種封裝小、價(jià)格低、易操作、集成度高、抗干擾較強(qiáng)的單片機(jī)。這種單片機(jī)的應(yīng)用較多，資料齊全，易上手。因?yàn)?單片機(jī)提供了 8K 的 可編程 flash 存儲(chǔ)，所以 使得 單片機(jī)可以在很多的可嵌入式系統(tǒng)中得以使用，并發(fā)揮出良好的性能 。因?yàn)榧t外遙控的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以紅外遙控技術(shù)也被許多的電子設(shè)備的廠商所青睞，在目前的電子設(shè)備中紅外遙控技術(shù)被應(yīng)用的最多的當(dāng)屬家用電器，因?yàn)閷?shí)用性強(qiáng)也越來(lái)越受到大眾用戶的喜愛(ài)。 所以 在 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中聲控方式不太適用。同時(shí)無(wú)線傳輸技術(shù)還具有良好的抗干擾性能、可以大面積的覆蓋、直接穿透障礙物等有點(diǎn)而被大眾所喜愛(ài)。在交通方面，比如現(xiàn)在的無(wú)基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 人駕駛技術(shù)。而 LCD1602 屬于 字符型 ，專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)和 幾種 自定義符號(hào)。 LCD1602 外觀 圖如圖 22 所示 。整個(gè)通訊系統(tǒng)由接收數(shù)據(jù)模塊和發(fā)送數(shù)據(jù)模塊一同組成，在數(shù)據(jù)接收和發(fā)送中采用的硬件模塊是挪威公司生產(chǎn)的 nrf24l01，以及后期生產(chǎn)中添加的一系列外圍電路。在設(shè)計(jì)中無(wú)線收發(fā)模塊將矩陣鍵盤(pán)中的鍵值發(fā)送給接收模塊，然后在 LCD 液晶屏上顯示出來(lái)，再對(duì)比發(fā)送模塊的液晶顯示屏上的數(shù)值，判斷發(fā)送和接收是否對(duì)應(yīng)。如圖 31 所示。這里設(shè)計(jì)的 STC89C52 最小系統(tǒng)中包括復(fù)位電路、晶振電路并介紹了各部分的功能。復(fù)位 電路 如圖 32所示。發(fā)送端 的矩陣鍵盤(pán)接線如圖 34 所示。 當(dāng)把單片機(jī)作為主控制器設(shè)計(jì)電路時(shí)，如果要使用比較多的按鍵的時(shí)候，我們鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) 7 一般可以用矩陣排列的方式來(lái)排列單個(gè)鍵盤(pán)，這樣做的目的是減少寶貴的數(shù)據(jù)口的占用比例。和獨(dú)立式鍵盤(pán)的接法相比，能用最少數(shù)據(jù)口組合出最多的按鍵。 的頻段。自動(dòng)重發(fā)功能可以在數(shù)據(jù)為接收成功的情況下，發(fā)送端根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)重新對(duì)接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在使用 nRF24 L01 時(shí)將其 CE、 CSN、 IRQ、 MISO、 MOSI、 SCK 六個(gè)引腳和 stc89 C52 的 P1 口相連接，為了防止電流過(guò)大而燒毀無(wú)線模塊，在單片 機(jī) P1 口與 nrf24l01 的各引腳之間串接一個(gè) 2K 的限流電阻 。 nrf24l01 概述 nrf24l01 內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊 ， 并融合了 Shock Burst 增強(qiáng)型技術(shù)，其中通信頻道和輸出功率可通過(guò) C 程序進(jìn)行配置。 表 32 nrf24l01 主要 工作模式 模式 CE PWR_UP PRIM_RX FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)送模式 1 1 0 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)送模式 1→0 1 0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機(jī)模 式 Ⅱ 1 1 0 TX_FIFO 為空 待機(jī)模式 Ⅰ 0 1 無(wú)數(shù)據(jù)傳輸 掉電 模式 0 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 待機(jī)模式 Ⅰ 主要用于降低元件 的 功率損耗，在此模式下晶振 依然 以 較低的頻率持續(xù)工作著 ；待機(jī)模式 Ⅱ 則是在當(dāng) TX_FIFO 寄存器為空且 CE 使能 時(shí)進(jìn)入這種模式。初始化 I/O 口，將 CE 置低電平、拉高 CSN、 CSK 置低電平、。選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字，然后將數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器中，拉高 CSN，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，返回寄存器。如果發(fā)送模塊接收到應(yīng)答，則默認(rèn)為此次發(fā)送通信已經(jīng)成功，將 TX_DS 拉高，同時(shí)將緩存中的有效數(shù)據(jù)清除；如果未能收到反饋信號(hào)，則發(fā)送模塊自動(dòng)啟動(dòng)重發(fā)功能，重新發(fā)送緩存中的有效數(shù)據(jù)（自動(dòng)重發(fā)已經(jīng)開(kāi)啟，自動(dòng)重發(fā)計(jì)數(shù)器不等于 0，ENAA_P0=1）。接收到有效的數(shù)據(jù)包后（地址匹配、 CRC 檢驗(yàn)正確）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 RX_FIFO 中，同時(shí) RX_DR 位置高 ， IRQ 置低，并產(chǎn)生中斷，通知 單片機(jī) 去讀取數(shù)據(jù)。 配置字 常用的配置寄存器如表 33 所示。 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 開(kāi)始初始化配置無(wú)線模塊為接收模式將數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器接收成功接收數(shù)據(jù) = 1 0 0 0將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 L C D結(jié)束將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 L C D 并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警NYY N 圖 42 接收端 程序總流程圖 矩陣 鍵盤(pán)電路軟件設(shè)計(jì) 矩陣 鍵盤(pán)掃描讀取鍵 值流程圖 如圖 43 所示。當(dāng)行線和列線中同時(shí)出現(xiàn)低電平時(shí)，代表有按鍵按下。掃描高四位，當(dāng)高四位不全為 1 時(shí)，說(shuō)明有按鍵被按下。當(dāng)一個(gè)掃描完成后返回初始狀態(tài)。然后把接收地址節(jié)點(diǎn)和發(fā)送節(jié)點(diǎn)地址都寫(xiě)入 nrf24l01 中，將通道 0 設(shè)置成接收模式，啟動(dòng)自動(dòng)應(yīng)答模式。將無(wú)線收發(fā)模塊的 PRIM_RX 寄存器置高進(jìn)入接收模式。 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 開(kāi)始初始化有無(wú)按鍵按下執(zhí)行鍵值功能結(jié)束YN 圖 46 發(fā)送模塊 LCD 顯示 流程圖 圖示 信息為 單片機(jī) 將 在 矩陣鍵盤(pán) 中讀 到的數(shù)值 處理后 通過(guò) P2 口 的數(shù)據(jù)總線寫(xiě)入 LCD1602 中。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) 19 開(kāi)始單片機(jī)處理接收到的數(shù)據(jù)數(shù)值 = 1 0 0 0 蜂鳴器報(bào)警結(jié)束YN 圖 48 蜂鳴器 報(bào)警電路流程圖 報(bào)警電路 是針對(duì)某些環(huán)境下，采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)了原先設(shè)定的值，從而報(bào)警 提醒 。 這種方式 可以很方便的查找出硬件上的 一系列問(wèn)題 ，檢查電路的焊接是否到位。 步驟三 將 nrf24l01 無(wú)線模塊接入發(fā)送和接收系統(tǒng)中，寫(xiě)入發(fā)送簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)和接收的程序， 設(shè)定 接收模塊接收到數(shù)據(jù)時(shí) 口 的蜂鳴器響，證明無(wú)線收發(fā)模塊能正常工作。 表 51 數(shù)據(jù)測(cè)試表 測(cè)試數(shù)據(jù) 值 發(fā)送端電流 接收端電流 9mA 收發(fā)端電壓 發(fā)送端功率 接收端功率 收發(fā)距離 30m 從表中能看出發(fā)送數(shù)據(jù) 和接收 數(shù)據(jù) 時(shí) 都維持在低功耗，基本滿足 設(shè)計(jì)要求 。 圖 52 接收部分成品 基于 單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 結(jié) 論 在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的相互幫助之下，幾經(jīng)調(diào)試和重新焊接電路，設(shè)計(jì)的實(shí)物已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。因?yàn)楫?dāng)初購(gòu)買元器件的時(shí)候沒(méi)有購(gòu)買 10K 的上拉電阻，并且其他實(shí)驗(yàn)室里面也同樣未能找到相同阻值的上拉電阻 ， 所以將無(wú)線收發(fā)模塊轉(zhuǎn)接到單片機(jī)的 P1 口上，再在無(wú)線收發(fā)模塊和單片機(jī) P1 口之間串接 2K 的電阻用于限流，以保護(hù) nrf24l01 模塊。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 2020) 23 參考文獻(xiàn) [1] 戴佳 ,戴衛(wèi)恒 ,劉博文 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , [2] 薛小鈴 ,劉志群 ,賈俊榮 .單片機(jī)接口模塊應(yīng)用與開(kāi)發(fā)實(shí)例詳解 [M].北京 :北京 航空航天大學(xué)出 版社 , [3] 張俊 .匠人手記 [M].北京 : 北京 航空航天大學(xué)出版社 , [4] 周堅(jiān) .平凡的探索 [M]. 北京 : 北京 航空航天大學(xué)出版社 , [5] 唐繼賢 .51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例精解 [M].上海 :上海科學(xué)技術(shù)出版社 , [6] 劉建輝 ,冀常鵬等 .單片機(jī)智能控制技術(shù) [M].北京 : 國(guó)防工業(yè)出版社 , [7] 王巧芝 ,鄭鋒 ,劉瑞國(guó) ,高學(xué)輝 . 51 單片機(jī) 開(kāi)發(fā)應(yīng)用從入門(mén)到精通 [M].北京：中國(guó)鐵道 出版社 , [8] 宋戈，黃鶴松，員玉良等 .51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)范疇大全 [M].人民郵電出版社： [9] 江志紅 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