【正文】 ST1237805+5V+5VVCC1KR4GNDD1LED1D2LED21 23 45 6POWERHeader 3X2123P1Header 3123P2Header 3PC3+5VGND+5VGNDPC5VCC10KR110uFC1VDD1Data2NC3GND4AM2301+5V5KR2PC5PC5+5VCESCKMISOCSNMOSIIRQNCGNDVINVOUT 21 接收端原理圖 1 2 3P12 10uFC310uFC4VCC1KR2D2LED0VCCIN212345678P1124L0112345678910P10ISPCE CSNSCKPD0RESETMOSIVCCMISOSCKGNDS5SWPBS6SWPBPD4PD3GNDPEN1PE0 (RXD0/PDI)2PE1 (TXD0/PDO)3PE2 (XCK0/AIN0)4PE3 (OC3A/AIN1)5PE4 (OC3B/INT4)6PE5 (OC3C/INT5)7PE6 (T3/INT6)8PE7 (IC3/INT7)9PB0 (SS)10PB1 (SCK)11PB2 (MOSI)12PB3 (MISO)13PB4 (OC0)14PB5 (OC1A)15PB6 (OC1B)16PB7 (OC2/OC1C)17TOSC2/PG318TOSC1/1PG419RESET20VCC21GND22XTAL223XTAL124PD0 (SCL/INT0)25PD1 (SDA/INT1)26PD2 (RXD1/INT2)27PD3 (TXD1/INT3)28PD4 (IC1)29PD5 (XCK1)30PD6 (T1)31PD7 (T2)32PG0 (WR)33PG1 (RD)34PC0 (A8)35PC1 (A9)36PC2 (A10)37PC3 (A11)38PC4 (A12)39PC5 (A13)40PC6 (A14)41PC7 (A15)42PG2 (ALE)43PA7 (AD7)44PA6 (AD6)45PA5 (AD5)46PA4 (AD4)47PA3 (AD3)48PA2 (AD2)49PA1 (AD1)50PA0 (AD0)51VCC52GND53PF7 (ADC7/TDI)54PF6 (ADC6/TDO)55PF5 (ADC5/TMS)56PF4 (ADC4/TCK)57PF3 (ADC3)58PF2 (ADC2)59PF1 (ADC1)60PF0 (ADC0)61AREF62GND63AVCC64ATmega128L8AICECSNMOSIMISOSCKPB5PB6PB7PG3PG4PD0PD1PD2PD3PD4PD5PD6PD7PG0PG1PG2RESTPENXTAL2XTAL1RSRWRDCSRSTPA0PA1PA7DB10DB11DB12DB13DB14DB15DB16DB17PF0PF1PF2PF3PF4PF5PF6PF7VCCVCCAVCCAREFPDIPDOPE2PE3PE4PE5PE6PE7PDIPDO主控芯片 ATmega128 TFT 模塊獨立按鍵24L01 模塊ISP 接口電路 穩(wěn)壓電路RSRWRDDB10DB11DB12DB13DB14DB15DB16DB17CSRSTLEDK1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 3233 3435 3637 3839 40TFTLCDVCCRSRWRDDB10DB11RSTDB12DB13DB14DB15DB16DB17CSVCCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCPD1TP_DOUTTP_BUSYTP_DINTP_CSTP_DCLK 22 致 謝 誠摯的感謝！ 。 本設計雖完成基本功能，且有擴展。系統(tǒng)終端顯示圖如圖 15 所示。分析其原因，可能是系統(tǒng)電源工作產(chǎn)生少量熱量使得系統(tǒng)檢測的溫度值偏高，濕度值偏低，但誤差很小，溫度 平均 誤差最高為 %，濕度誤差最高為 %。 系統(tǒng)誤差分析 本系統(tǒng)存在一定誤差，現(xiàn)對誤差進行分析與計算。采用本系統(tǒng)于 18： 10 時 ， 檢測三處節(jié)點的溫濕度值， 如圖 13 所示。采用本 系統(tǒng)于 12： 00 時 ， 檢測三處節(jié)點的溫濕度值， 如圖 11 所示。經(jīng)過幾次先后開關發(fā)送端和接收端，找出原因是發(fā)送之后沒有清除發(fā)送成功標志。發(fā)送端若用 P0， P1 通道發(fā)送必須將地址設置為 40 位且要與接收端的響應的接收通道對應 (若接收通道為 P2，地址只有 8 位，則發(fā)送端用 P0 通道發(fā)送，地址應設為接收端的接收通道P2 的 8 位地址加上接收端的接收通道 P1 的高 32 位地址 )。調(diào)試成功后開啟自動應答功能和自動重發(fā)功能，自動重發(fā)設置為重發(fā) 10 次，間隔 150 微秒 。調(diào)試時不加入無線收發(fā)，直接用液晶顯示結果，調(diào)節(jié)好定時器時間后監(jiān)測正常。還有 USB電源供電電壓不足的問題，電源電壓經(jīng)過供電給負載，電壓下降 ，致使單片機不正常工作。 通電后，確認主控芯片沒有發(fā)燙，再檢查各器件引腳的電位，仔細測量各點電位是否正常，尤其注意單片機的插座上的各點電位，若有高壓，將有可能損壞單片機仿真器。即做成一塊印制電路板。將熱轉(zhuǎn)印機事先預熱，溫度設定在 160～200 攝氏度。接收到的數(shù)據(jù)為四個字節(jié)，第一字節(jié)為終端節(jié)點號，第二字節(jié)為 濕 度值，第三 字節(jié)為溫度值，第四字節(jié)為 數(shù)據(jù)和校驗 信息。各通道接收地址(RX_ADDR_P0 RX_ADDR_P5)與發(fā)送端地址 (TX_ADDR)相同 (其中通道 25 只需設置低 8 位地址，高 32 位地址與通道 1 相同，無需設置 )，各通道接收數(shù)據(jù)長度設置為 4 個字節(jié)，各通道工作頻率設為 (收發(fā)保持一致 )，各通道發(fā)射速率為 1Mb/s。 延 時 1 s讀 取 溫 濕 度數(shù) 據(jù) 處 理 及 裝 載初 始 化 定 時 器 0定 時 1 s ？進 入 中 斷啟 動 N R F 2 4 L 0 1初 始 化 N R F 2 4 L 0 1發(fā) 送 數(shù) 據(jù)收 到 應 答 ？自 動 重 發(fā)超 重 發(fā) 數(shù) ？I R Q 中 斷等 待 定 時 中 斷開 始結 束是否是否否是 圖 9 發(fā)送端程序流程圖 接收端流程 初始化液晶顯示 TFT 和無線模塊 nRF24L01：初始化 TFT 為黑屏。 自動重發(fā)： 當發(fā)完數(shù)據(jù)后，如果在有效應答的時間范圍內(nèi)沒收到應答信號，且 自動重發(fā)計數(shù)器溢出，則狀態(tài)寄存器的 MAX_RT 位置高，不清除 TX_FIFO 中的數(shù)據(jù)。 發(fā)送數(shù)據(jù)：設置 PRIM_RX 為低、 CE為高，啟動發(fā)射模式， CE 高電平持續(xù)時間最小為 10μs。兩次溫濕度采集的時間間隔不少于 1 秒，程序設定延時 秒 。將通道 0（ 或者其他通道 ） 設置為接收模式來接收應答信號，并且允許自動應答，自動重發(fā) 10 次，間隔為 500μs。該模塊的控制器為 ILI9325， 具有 26萬像素， 320240 的分辨率， 16 位真彩顯示，自帶觸摸屏，可以用來作為控制輸入。 顯示模塊 TFTLCD RSRWRDDB10DB11DB12DB13DB14DB15DB16DB17CSRSTLEDK1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 3233 3435 3637 3839 40TFTLCDVCCRSRWRDDB10DB11RSTDB12DB13DB14DB15DB16DB17CSVCCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCPD1TP_DOUTTP_BUSYTP_DINTP_CSTP_DCLK 圖 6 彩屏 TFT 電路圖 顯示模塊 采用 TFTLCD（ Thin Film TransistorLiquid Crystal Display） 即薄膜晶體管液晶顯示器。 MCU 發(fā)送開始信號結束后，延時等待 20～ 40μs后，讀取 AM2301 的響應信號， MCU 發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。其中 濕度 =％ ， 溫度 =℃ （當溫度低于 0℃ 時溫度數(shù)據(jù)的最高位置 1） 。 數(shù)據(jù)格式： 40bit 數(shù)據(jù) =16bit 濕度數(shù)據(jù) +16bit 溫度數(shù)據(jù) +8bit 校驗和。 AM2301工作原理 AM2301 的供電電壓為 5V。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離 理論上 可達 20 米以上，使其成為各類應用場合的最佳選擇。傳感器包括一個電容 式感濕元件和一個 NTC(Negative Temperature Coefficient)測溫元件。nRF24L01 的配置寄存器共有 25 個，常用的配置寄存器如表 3 所示。但針對單個字節(jié)而言，要先送高位再送低位。若此時自動應答開啟，接收方則同時進入發(fā)射狀態(tài)回傳應答信號。最后發(fā)射成功時。若自動應答開啟，那么 nRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進 入接收模式，接收應答信號（自動應答接收地址應該與接收節(jié)點地址 TX_ADDR 一致）。 nRF24L01模塊工作模式 通過配置寄存器可將 nRF241L01 配置為發(fā)射、接收、 空閑及掉電四種工作模式，如表 2 所示。nRF24L01 功耗低，在以 6 dBm 的功率發(fā)射時，工作電流也只有 9 mA；接收時，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設計更方便。通信速度可以達到 2Mb/s。 ATmega16L系列單片機管腳如圖 2 所示。 綜合以上方案，選擇了可顯示人性化界面的 TFTLCD 作為接收端的顯示。 LCD12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示常用的漢字及 ASCII 碼，而且能夠繪制圖片，描點畫線，設計成比較理想的結果，但考慮到監(jiān)測節(jié)點較多，需顯示的信息較多，而其最多只能顯示四行信息。 而 AM2301 外圍電路簡單，并且精度相比于 DHT11 高。 外圍電路簡單，只需 在數(shù)據(jù)口上拉一個 5K 歐電阻，便可直接和 ATmega16L 單片機的 I/O 口相連 。工作電壓范圍為 ～ ，可以直接和單片機的 I/O 口相連。此方法測相對濕度信息精度較差，也需要較多元器件。 綜合考慮各方面因素，采 用方案三作為本系統(tǒng)的無線通信方案。 ATmega16L(發(fā)送端 ) DHT11 溫濕度傳感器 紅外模塊 ISP 下載模塊 NRF24L01 無線模塊 LCDTFT 顯示模塊 GSM 報警模塊 蜂鳴器 ATmega128 (接收端 ) 從機結構框圖 主機結構框圖 NRF24L01 無線模塊 3 方案二：采用 TI（ 德州儀器 ） 生產(chǎn)的 C2430 無線通信模塊，此模塊采用 Zigbee 總線模式，傳輸速率可達 250kbps，且內(nèi)部集成高性能 8051