【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。對系統(tǒng)進行軟硬件聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)了將模擬液位數(shù)據(jù)通過 nrf24l01 模塊模塊傳輸?shù)搅硪粋€ nrf24l01 無線模塊，通過單片機解碼顯示在 LCD 顯示器上，當接收到的數(shù)值超過 1000 或 小于 10 的 時候 蜂鳴器和發(fā)光二極管同時報警。設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計說明書 基于單片機 的遠程監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè) 自動化 學(xué)生姓名 班級 自動化 112 學(xué)號 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)計說明書 ( 2020) 畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 )是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究、設(shè)計工作后獨立完成的。 畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）作者簽名 (手寫 ): 日期 : 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名 (手寫 ): 日期 : 年 月 日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2020) 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計 摘 要 ： 以 STC89C52 單片機為控制核心進行遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。硬件部分包括單片機最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤模塊、無線收發(fā)模塊、顯示模塊、報警模塊五個部分。 關(guān)鍵詞： nrf24l01；單片機；遠程傳輸；顯示器 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 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 到大型機器遠程操作， 從手機到筆記本電腦，以及 現(xiàn)在的工廠的設(shè)備檢修和維護等， 幾乎所有現(xiàn)代化的電器機器設(shè)備都要用到遠程控制。作為信息時代的產(chǎn)物，遠程控制技術(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誤率、提高精度、提高生產(chǎn)效率，同時還能為企業(yè)節(jié)約開支減少人工成本， 為企業(yè)帶來生產(chǎn)之外的效益。 無線數(shù)據(jù) 傳輸技術(shù)優(yōu)點多 ， 不僅簡單易用，成本低，效率高，收益長遠，抗 干擾 能力強，再結(jié)合微機 和 互聯(lián)網(wǎng)進行使用 便 可以勝過 傳統(tǒng) 有線傳輸。 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 2 2 方案設(shè)計選擇 由于目前遠程控制技術(shù)的控制方式是多種多樣的，我們通常把他們分為無線遙控、聲控和紅外遙控。 總線型單片機提供并行總線。一般來說，工控型單片機具有運算能力強、尋址范圍大等優(yōu)點：家用型單片機一般是專用型的，比如我們生活中的空調(diào)、電視機、電飯鍋、電磁爐等都需要用到這種封裝小、價格低、易操作、集成度高、抗干擾較強的單片機。這種單片機的應(yīng)用較多，資料齊全，易上手。因為 單片機提供了 8K 的 可編程 flash 存儲，所以 使得 單片機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 。因為紅外遙控的諸多優(yōu)點，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)用的最多的當屬家用電器，因為實用性強也越來越受到大眾用戶的喜愛。 所以 在 遠程監(jiān)控系統(tǒng)中聲控方式不太適用。同時無線傳輸技術(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而被大眾所喜愛。在交通方面，比如現(xiàn)在的無基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 4 人駕駛技術(shù)。而 LCD1602 屬于 字符型 ，專門用于顯示字母、數(shù)字、符號和 幾種 自定義符號。 LCD1602 外觀 圖如圖 22 所示 。整個通訊系統(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)計中無線收發(fā)模塊將矩陣鍵盤中的鍵值發(fā)送給接收模塊，然后在 LCD 液晶屏上顯示出來，再對比發(fā)送模塊的液晶顯示屏上的數(shù)值，判斷發(fā)送和接收是否對應(yīng)。如圖 31 所示。這里設(shè)計的 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 的矩陣鍵盤接線如圖 34 所示。 當把單片機作為主控制器設(shè)計電路時，如果要使用比較多的按鍵的時候，我們鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2020) 7 一般可以用矩陣排列的方式來排列單個鍵盤，這樣做的目的是減少寶貴的數(shù)據(jù)口的占用比例。和獨立式鍵盤的接法相比，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)檢測到的信號重新對接收端進行數(shù)據(jù)發(fā)送。在使用 nRF24 L01 時將其 CE、 CSN、 IRQ、 MISO、 MOSI、 SCK 六個引腳和 stc89 C52 的 P1 口相連接，為了防止電流過大而燒毀無線模塊，在單片 機 P1 口與 nrf24l01 的各引腳之間串接一個 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 增強型技術(shù)，其中通信頻道和輸出功率可通過 C 程序進行配置。 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 待機模 式 Ⅱ 1 1 0 TX_FIFO 為空 待機模式 Ⅰ 0 1 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 模式 0 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 10 待機模式 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 ；待機模式 Ⅱ 則是在當 TX_FIFO 寄存器為空且 CE 使能 時進入這種模式。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，同時返回狀態(tài)字，然后將數(shù)據(jù)寫入寄存器中，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，則默認為此次發(fā)送通信已經(jīng)成功，將 TX_DS 拉高，同時將緩存中的有效數(shù)據(jù)清除；如果未能收到反饋信號，則發(fā)送模塊自動啟動重發(fā)功能，重新發(fā)送緩存中的有效數(shù)據(jù)（自動重發(fā)已經(jīng)開啟，自動重發(fā)計數(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 檢驗正確）數(shù)據(jù)存儲在 RX_FIFO 中，同時 RX_DR 位置高 ， IRQ 置低，并產(chǎn)生中斷，通知 單片機 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 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 14 開始初始化配置無線模塊為接收模式將數(shù)據(jù)寫入寄存器接收成功接收數(shù)據(jù) = 1 0 0 0將數(shù)據(jù)寫入 L C D結(jié)束將數(shù)據(jù)寫入 L C D 并觸發(fā)蜂鳴器報警NYY N 圖 42 接收端 程序總流程圖 矩陣 鍵盤電路軟件設(shè)計 矩陣 鍵盤掃描讀取鍵 值流程圖 如圖 43 所示。當行線和列線中同時出現(xiàn)低電平時，代表有按鍵按下。掃描高四位，當高四位不全為 1 時，說明有按鍵被按下。當一個掃描完成后返回初始狀態(tài)。然后把接收地址節(jié)點和發(fā)送節(jié)點地址都寫入 nrf24l01 中，將通道 0 設(shè)置成接收模式，啟動自動應(yīng)答模式。將無線收發(fā)模塊的 PRIM_RX 寄存器置高進入接收模式。 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 18 開始初始化有無按鍵按下執(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 將 在 矩陣鍵盤 中讀 到的數(shù)值 處理后 通過 P2 口 的數(shù)據(jù)總線寫入 LCD1602 中。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2020) 19 開始單片機處理接收到的數(shù)據(jù)數(shù)值 = 1 0 0 0 蜂鳴器報警結(jié)束YN 圖 48 蜂鳴器 報警電路流程圖 報警電路 是針對某些環(huán)境下，采集到的數(shù)據(jù)超過了原先設(shè)定的值，從而報警 提醒 。 這種方式 可以很方便的查找出硬件上的 一系列問題 ，檢查電路的焊接是否到位。 步驟三 將 nrf24l01 無線模塊接入發(fā)送和接收系統(tǒng)中，寫入發(fā)送簡單數(shù)據(jù)和接收的程序， 設(shè)定 接收模塊接收到數(shù)據(jù)時 口 的蜂鳴器響，證明無線收發(fā)模塊能正常工作。 表 51 數(shù)據(jù)測試表 測試數(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 都維持在低功耗，基本滿足 設(shè)計要求 。 圖 52 接收部分成品 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 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)計的實物已經(jīng)達到了預(yù)期的目標。因為當初購買元器件的時候沒有購買 10K 的上拉電阻，并且其他實驗室里面也同樣未能找到相同阻值的上拉電阻 ， 所以將無線收發(fā)模塊轉(zhuǎn)接到單片機的 P1 口上，再在無線收發(fā)模塊和單片機 P1 口之間串接 2K 的電阻用于限流，以保護 nrf24l01 模塊。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 2020) 23 參考文獻 [1] 戴佳 ,戴衛(wèi)恒 ,劉博文 .51 單片機 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , [2] 薛小鈴 ,劉志群 ,賈俊榮 .單片機接口模塊應(yīng)用與開發(fā)實例詳解 [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 .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單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例精解 [M].上海 :上海科學(xué)技術(shù)出版社 , [6] 劉建輝 ,冀常鵬等 .單片機智能控制技術(shù) [M].北京 : 國防工業(yè)出版社 , [7] 王巧芝 ,鄭鋒 ,劉瑞國 ,高學(xué)輝 . 51 單片機 開發(fā)應(yīng)用從入門到精通 [M].北京：中國鐵道 出版社 , [8] 宋戈，黃鶴松，員玉良等 .51單片機應(yīng)用開發(fā)范疇大全 [M].人民郵電出版社： [9] 江志紅 .51單片機技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 , [10] 唐繼