【正文】 率短距離無(wú)線通信技術(shù) ............................................................................. 7 主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................................ 8 第二章 基于 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) ......................................................... 9 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ........................................................................................................................ 9 系統(tǒng)主要構(gòu)成器件介紹 ................................................................................................ 9 溫度傳感器 DS18B20 ........................................................................................ 9 微控制器 STC89C52 ...................................................................................... 11 無(wú)線射頻模塊 ................................................................................................. 12 硬件電路設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 13 電源電路設(shè)計(jì) ................................................................................................... 13 溫度采集電路 ................................................................................................. 13 射頻模塊 nRF905 外圍電路 ............................................................................. 14 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 14 第三章 基于 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) ...................................................... 15 溫度采集模塊程序設(shè)計(jì) .............................................................................................. 15 無(wú)線傳輸模塊的程序設(shè)計(jì) ........................................................................................... 17 nRF905 發(fā)送流程程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 17 nRF905 接收流程程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 19 本章小結(jié) .................................................................................................................... 21 第四章 系統(tǒng)測(cè)試、結(jié)論及展望 ............................................................................................... 21 系統(tǒng)測(cè)試 ...................................................................................................................... 21 測(cè)試中注意問(wèn)題以及測(cè)試方法 .................................................................................. 22 結(jié)論及展 望 .................................................................................................................. 22 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 23 附錄 1：溫度信號(hào)采集程序清單 .............................................................................................. 25 附錄 2： nRF905 接收和發(fā)送程序清單 ..................................................................................... 29 附錄 3：主程序 .......................................................................................................................... 36 致 謝 ...........................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 nRF905是單片射頻收發(fā)芯片 ， 將 射頻 技術(shù)應(yīng)用于溫室環(huán)境參數(shù) 測(cè)控 系統(tǒng)中， 以無(wú)線方式取代溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)器和相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的有線電纜連接，避免了溫室內(nèi)大量電纜的鋪設(shè)，以達(dá)到便捷地對(duì)溫室 溫度 自動(dòng)監(jiān)測(cè)，靈活地對(duì)溫室執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的自動(dòng)控制，為作物 生長(zhǎng)提供適宜的溫度 。摘 要 在傳統(tǒng)的溫室控制系統(tǒng)中 ,溫室環(huán)境檢測(cè)器與相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間通過(guò)有線電纜進(jìn)行通信。 本論文 研究 了 基于 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 第一章 緒論 選題的目的與意義 我國(guó)的人均耕地只有世界平均水平的 1/3，要實(shí)現(xiàn)耕地資源在使用過(guò)程中的效益最大化，利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無(wú)疑是 一條必由之路。而溫室內(nèi)的環(huán)境是非常惡劣的，如夏季光照強(qiáng)、濕度高、具有一定的酸性等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致線纜的老化，從而降低系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能 力 。作物在生命周期中的一切生物化學(xué)作用，都必須在一定的溫度條件下進(jìn)行。 Joshua MendozaJasso等為了降低價(jià)格和實(shí)時(shí)性采用 FPGA設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) [4]；Ameur S等采用 80C32設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [5]； 控制系統(tǒng)，檢測(cè)室內(nèi)溫度隨光照度、加熱設(shè)備及降溫設(shè)備的工作狀態(tài) 而變化的情況 [6]； 、光照、風(fēng)速以及熱水管的進(jìn)出口溫度，建立溫室數(shù)學(xué)模型，此模型輸出加熱、通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)定點(diǎn)溫度，并將此溫度送至負(fù)反饋控制環(huán) ,從而將溫室溫度控制在設(shè)定溫度上 [7]； ，以及對(duì)整個(gè)加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析 ,提出了優(yōu)化以后的溫度控制模型 [8]； 隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的推廣 ， 我國(guó)加大了溫室結(jié)構(gòu)和溫室控制方面的研究力度。 IEEE 在 的基礎(chǔ)上相繼推出了 和 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?；? 技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，可以很好地支持多個(gè)無(wú)線用戶終端 (主要為筆記本電腦 )接入本地局域網(wǎng)以及訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。它是一種用于短距離的、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸?shù)纳漕l規(guī)范。 紅外 (IrDA)技術(shù) IrDA(Infrared Data Association)是由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)推出并推行的一種無(wú)線通信協(xié)議，這種通信方式通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的收發(fā)。 IrDA 數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，同時(shí)由于是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，受到的干擾也較小，目前在成 熟度和普及度上， IrDA 是新興的無(wú)線通信技術(shù)無(wú)法比擬的。該協(xié)議主要 針對(duì)家庭無(wú)線局域網(wǎng) ,同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音通信。 HomeRF 技術(shù)側(cè)重于 PC 及其外設(shè)所組成的無(wú)線局域網(wǎng)，主要針對(duì)低成本的家庭語(yǔ)音與數(shù)據(jù)的無(wú)線連接，不僅可以組建家庭范圍內(nèi)的局域網(wǎng)，還可以將家中的各種電器設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)與公用交換電話網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)相連。但數(shù)據(jù)傳輸速度、流量都較小，因此比較適合搭建對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度要求不高的小型網(wǎng)絡(luò)。 具體研究任務(wù)主要分為以下幾方面 : (1) 比較分析 常用短距離無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)， 驗(yàn)證 射頻技術(shù) 在溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性； (2) 硬件設(shè)計(jì)包括：用 Protel DXP 20xx 完成電路原理圖的繪制；元器件的選擇；利用 實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行功能模塊電路調(diào)試； (3) 軟件設(shè)計(jì)包括： 溫度信號(hào)采集模塊、 無(wú)線傳輸 的程序設(shè)計(jì)； (4) 軟件設(shè)計(jì)主要是在 Keil 181。 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 基于 nRF905的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖如圖 21所示。因此，為了節(jié)省成本，提高效率，方便測(cè)控系統(tǒng)以后的進(jìn)一步擴(kuò)展和完善，本溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)采用 DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào) 的采集。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。 1. nRF905 無(wú)線模塊特點(diǎn) (1)433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 ； (2)最高工作速率 50kbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制 場(chǎng)合； (3)125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要 ； (4)內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制 ； (5)低功耗 工作，待機(jī)模式下?tīng)顟B(tài)僅為 ； (6)收發(fā)模式切換時(shí)間 650us ； (7)模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便 ； (8)TX Mode: 在 +10dBm 情況下 ，電流為 30mA。 圖 23 系統(tǒng)電源電路圖 9V 電池經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓器 LM7805 輸出 +5V 電壓， +5V 電壓給單片機(jī) STC89SC5溫度傳感器、 LCD160蜂鳴器、繼電器等供電； LM7805 的輸出電壓 +5V 經(jīng)三端穩(wěn)壓芯片 獲得 電壓，為 NRF905 射頻模塊 提供工作電壓； 根據(jù)電源設(shè)計(jì)規(guī)則以及實(shí)驗(yàn)條件，在進(jìn)行本系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)時(shí)，三 端穩(wěn)壓器 LM780 的輸入、輸出端采用 47181。 DS18B20 的數(shù)據(jù)輸入輸出腳 (DQ)與單片機(jī)STC89C52 的 口相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的傳輸。 第三章 基于 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) 在測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軟件的設(shè)計(jì)在很大程度上決定了測(cè)控系統(tǒng)的性能。 溫度采集模塊程序設(shè)計(jì) 由于 DS18B20 采用的是單總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而單片機(jī) STC89C52 在硬件上不支持單總線協(xié)議，需要采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。 單總線上的所有處理均從初始化序列開始。 (3)Skip ROM(跳過(guò) ROM)[CCH]：在單點(diǎn) 總線系統(tǒng)中，該命令通過(guò)允許主機(jī)不提供64 位 ROM 編碼而直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器操作來(lái)節(jié)省時(shí)間。 DS18B20 一上電，告警條件就保持在設(shè)置狀態(tài)，直到另一次溫度測(cè)量顯示出非告警值或者改變 TH 或TL 的設(shè)置，使得測(cè)量值再一次位于允許的范圍之內(nèi)，存儲(chǔ)在 E2PROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于警 告 。 (4)Convert Temperat