【正文】 處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用 低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射 ；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。 節(jié)電模式：掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程。然后點亮紅色發(fā)光二極管 LED4，表明是 2 號下位機(jī)傳送來的信息。如果 KEY1 和 KEY2 都為 1，則顯示 1 號下位機(jī)發(fā)送來的溫濕度信息值，如果 KEY1 0，則重復(fù)第四步，如果 KEY2 0，則第四步結(jié)束，入第五步。 圖 41 上位機(jī)的軟件設(shè)計流程圖 上位機(jī)的具體執(zhí)行步驟如下： 第一步：初始化上位機(jī)的無線模塊 nRF905 配置寄存器 ； 第二步：利用 while 1 語句進(jìn)入死循環(huán)； 第三步：判斷 KEY1 鍵是否按下，如果按下，等待按鍵松開，然后進(jìn)入第四步，如果 KEY1 鍵沒有按下，就判斷 KEY2 鍵是否按下，如果 KEY2 鍵被按下，等待 KEY2 鍵松開，就進(jìn)入第五步，若果 KEY2 鍵也沒按下，就重復(fù)第三步； 第四步：發(fā)送命令給 1 號下位機(jī)，發(fā)送完成后，等待 1 號下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī)，通過 DR 引腳來判斷，如果接收到，則 DR 1，否則就一直等待接收。分別介紹上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計思路和流程。根據(jù)以上情況 ，選擇三個 I/O 口作為控制口，用三極管驅(qū)動蜂鳴器。 報警電路的設(shè)計 發(fā)光根據(jù)型 號的不同，其工作電壓少有不同，工作電流也不一樣，本系統(tǒng)確定其工作電流為 10mA,工作電壓為 ，據(jù)此計算限流電阻值。本系統(tǒng)采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。 圖 310 顯示電路設(shè)計圖 顯示字符的編碼 由圖 310 的接線方法，確定字符與型碼的對應(yīng)表，如表 33 所示。當(dāng)位選信號有效時，要使得哪一段亮，就必須給高電平。同時，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。由于各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。 動態(tài)掃描 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示時若采用獨立的一位數(shù)碼管，就需要將所有數(shù)碼管的 8個段線相應(yīng)地并接在一起，并接到 STC89C52 的 P0 口，由 P0 口控制字段輸出。鎖存開關(guān)只要按下了，就不會自動恢復(fù)，而按鈕開關(guān)當(dāng)人手松開按鍵后就會自動恢復(fù)。由于單片機(jī)上面沒有 SPI ，所以該系統(tǒng)用IO 口模擬 SPI 。 RX Mode: ； 9 、標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用。 圖 35 時鐘電路設(shè)計 復(fù)位電路設(shè)計 單片機(jī)有一個復(fù)位引腳 RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該 引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平，使器件復(fù)位，只要 RST 保持高電平，單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)，此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 口都輸出高電平， RST 上輸入返回低電平以后，退出復(fù)位，單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作。 STC89C52 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器 ，引腳 XTAL1和 XTAL2 分別為該放大器的輸入端和輸出端，在 XTAL XTAL2 上外接晶振和電容組成振蕩器。單片機(jī)最小模塊包括兩部分：時鐘電路和復(fù)位電路。 圖 34 DHT11 設(shè)計圖 單片機(jī)控制模塊設(shè)計 常用的單片機(jī)有很多種： Intel8051 系列、 STC 系列、 Motorola 和 M68HC 系列、 Atmel 的 AT89 系列、臺灣華邦 Winbond W78 系列、荷蘭 Pilips 的 PCF80C51系列、 Microchip 公司系列 4 位單片機(jī)、臺灣義隆的 EM78 系列等。 5％ RH、177。 2℃，也就是說當(dāng)溫度大于 40℃時，才能滿足177。還有若溫度傳感器開路或沒接時，能起到上拉作用，使之為高電平，從而后續(xù)電路保護(hù)。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 溫度傳感器 DS18B20 技術(shù)性能描述 1 、獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； 2 、測溫范圍 55℃～＋ 125℃，固有測溫分辨率 ℃； 3 、支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的數(shù)據(jù)端上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低 ，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定； 4 、工作電源 : 3~5V/DC； 5 、在使用中只需要數(shù)據(jù)端接上拉電阻，不需要其的外圍元件； 6 、測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送； 溫度傳感器 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。設(shè)計中取 R1 220?，R2 10K。 電源模塊設(shè)計 該系統(tǒng)采用的 LM317 芯片構(gòu)成穩(wěn)壓可調(diào)電源模塊。 報警電路模塊 上位機(jī)接收到的溫度信息值不給定范圍內(nèi)時，就點亮紅色發(fā)光二極管并驅(qū)動蜂鳴器；濕度信息值不給定 范圍內(nèi)時，就點亮綠色發(fā)光二極管并驅(qū)動蜂鳴器。上位監(jiān)測主機(jī)首先是發(fā)送模式，然后等待接收；下位監(jiān)測分機(jī)首先等待接收數(shù)據(jù)， 然后發(fā)送數(shù)據(jù)。 圖 24 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)各模塊的功能設(shè)計 電源模塊 本系統(tǒng)有無線模塊、單片機(jī)模塊、溫濕度測量模塊等等，綜合分析需要電源模塊供 +5V 電壓和 + 電壓，以滿足各模塊的工作電壓需求。 綜上所述，選擇方案二。 單片機(jī)部分 方案一中采用 FPGA，它的功 能強(qiáng)大， I/口較多，處理能力強(qiáng)，但其價格較高，使用復(fù)雜，用在此系統(tǒng)中未免有些大材小用，而 STC89C52 單片機(jī)的性能也較好，價格便宜，功能已經(jīng)完全滿足此次設(shè)計要求，使用也較為方便，故選擇STC89C52 單片機(jī)。 圖 22 方案一的設(shè)計框圖 方案二：采用溫度傳感器 DS18B20 和濕度傳感器 DHT11 進(jìn)行溫濕度測量，上位機(jī)和下位機(jī)采用單片機(jī) STC89C52，利用 nRF905 作為無線傳輸模塊，數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，采用 7407 驅(qū)動，動態(tài)顯示。該系統(tǒng)設(shè)計了兩個下位監(jiān)測分機(jī)，其總體原理框圖，如圖 21 所示。 ； 溫濕度傳感器的靈敏度和精確度達(dá)到177。 課題的研究內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計以單片機(jī) STC89C52 為核心，能夠綜合測量和處理多點溫度和濕度，并能無線收發(fā)信號，具有報警系統(tǒng)和數(shù)字顯示功能。防潮、防霉、防腐、防爆是糧倉日常工作的重要內(nèi)容，也是衡量糧倉管理工作的重要指標(biāo)。該系統(tǒng)不僅能測量糧倉的溫濕度，也能測量大棚溫濕度，還能應(yīng)用于工業(yè)測量，應(yīng)用范圍甚廣。傳統(tǒng)人工測量的方法逐漸被電子測量所代替，小的糧倉采用小的測量儀測量，大的糧庫逐漸配備微機(jī)。下位監(jiān)測分機(jī)通過測量糧倉內(nèi)溫濕度，經(jīng)過無線傳輸模塊把監(jiān)測節(jié)點的溫濕度信息值傳送至上位主機(jī)，并在顯示器上顯示出該監(jiān)測節(jié)點的節(jié)點號和該監(jiān)測點當(dāng)前溫濕度測量值，并具有溫濕度超值報警功能，下位機(jī)同時能顯示當(dāng)前本地信息值。由溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、無線傳輸模塊和單片機(jī)模塊等組成下位監(jiān)測分機(jī)，由單片機(jī)模塊、按鍵模 塊、無線傳輸模塊和報警模塊等組成上位控制主機(jī)。 singlechip microputer 目錄 前言 1 第 1 章 緒論 2 課題的意義和目的 2 課題的研究內(nèi)容 2 課題的任務(wù)要求 3 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 4 方案的選擇與論證 4 總體設(shè)計方案 4 方案的比較與論證 5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計 6 系統(tǒng)各模塊的功能設(shè)計 7 電源模塊 7 溫濕度測量模塊 7 單片機(jī)控制模塊 7 無線傳輸模塊 8 按鍵選擇模塊 8 顯示模塊 8 報警電路模塊 8 第 3 章 系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計 9 電源模塊設(shè)計 9 溫濕度測量模塊設(shè)計 10 溫度測量模塊設(shè)計 10 濕度測量模塊設(shè)計 11 單片機(jī)控制模塊設(shè)計 12 時鐘電路設(shè)計 13 復(fù)位電路設(shè)計 13 無線傳輸模塊設(shè)計 14 無線傳輸模塊簡介 14 無線傳輸模塊與單片機(jī)的接口設(shè)計 16 按鍵選擇模塊設(shè)計 16 顯示模塊設(shè)計 17 報警電路模塊設(shè)計 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 21 上位機(jī)的設(shè)計 21 上位機(jī)的設(shè)計思路 21 上位機(jī) 的設(shè)計流程 21 無線模塊軟件設(shè)計 23 下位機(jī)的設(shè)計 32 下位機(jī)的設(shè)計思路 32 下位機(jī)的軟件總設(shè)計流程 32 溫度測量的軟件設(shè)計 34 濕度測量的軟件設(shè)計 37 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)分析 41 硬件電路的制作和調(diào)試 41 軟硬件功能分析 43 測試結(jié)果分析 44 第 6 章 總結(jié) 45 參考文獻(xiàn) 46 致謝 48 附錄 1 電路原理圖 49 附錄 2 程序 51 附錄 3 實物圖 70 附錄 4 元器件清單 71 附錄 5 傳感器英文文獻(xiàn)翻譯 72 多點糧 倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng) 前言 隨著中國加入 WTO，糧食市場的逐漸開放，儲存大量的糧食對穩(wěn)定國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，糧倉內(nèi)的糧食由于溫濕度沒有得到有效的控制，經(jīng)常發(fā)生糧食變質(zhì)的情況，因此糧倉溫濕度的測量方法以及相應(yīng)的智能控制一直是糧食保存的一個重要問題，隨著我國科技的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)自動化程度的提高，糧倉管理技術(shù)得到很大的發(fā)展。 糧食的保存至關(guān)重要，為了實現(xiàn)糧食的大量儲存，本課題設(shè)計了一個智能測量系統(tǒng)――多點糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)。 溫濕度的測量是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的一個環(huán)節(jié)，尤其對于農(nóng)業(yè)發(fā)展，比如大棚種植、糧倉管理等等，都必須保證精確的溫濕度控制。該系統(tǒng)操作簡單，功能齊全，是單片機(jī)智能化的一種應(yīng)用。 10%， 50177。 方案的選擇與論證 總體設(shè)計方案 根據(jù)本次課題的內(nèi)容及課題任務(wù)的要求，基于多點溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫 濕度檢測電路、下位機(jī)控制電路、無線傳輸電路、上位機(jī)控制電路四個主要模塊組成。其設(shè)計框圖如圖 22 所示。方案二中采用 DS18B20 測溫和DHT11 測濕，測量方便、精度較高且價格適中，故選擇方案二的溫濕度測量方法。方案二中采用芯片7407 驅(qū)動，動態(tài)顯示，數(shù)碼管也是四位一體的，不但軟件設(shè)計簡單，而且硬件制作方便，價格也低廉，故選擇方案二的顯示方法。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖 24 所示。 無線傳輸模塊 上位監(jiān)測主機(jī)和下位監(jiān)測分機(jī)都需要連接無線傳輸模塊，根據(jù)上位監(jiān)測主機(jī)和下位監(jiān)測分機(jī)的功能要求，處于等待接收模式或發(fā)送模式。 顯示模塊 上位機(jī)和下位機(jī)都具有顯示模塊，上位機(jī)顯示模塊實時顯示下位機(jī)發(fā)送來的溫濕度的測量值以及監(jiān)測節(jié)點的節(jié)點號；下位機(jī)顯示模塊實時顯示本地實時測量值。該模塊分為上位機(jī)和下位機(jī)，其主要包括以下七個模塊：電源模塊、溫濕度測量模塊、單片機(jī)控制模塊、無線傳輸模塊、按鍵選擇模塊、顯示模塊和報警電路模塊。 圖 31 電源模塊設(shè)計圖 根據(jù)上圖，可得輸出電壓 V0 * 1+R2/R1 （ 31） 通過調(diào)節(jié) R2電位器，改變 R2/R1的值，從而改變輸出電壓。 溫濕度測量模塊設(shè)計 溫度測量模塊設(shè)計 溫度測量采用 DS18B20，該芯片的性能和具體使用方法如下所述。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其 振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 圖 32 DS18B20 工作原 理圖 溫度傳感器 DS18B20 的設(shè)計圖 DS18B20 是單總線溫度傳感器，數(shù)據(jù)線是漏極開路，內(nèi)部沒有拉高電路，給DS18B20 接有電源，則需要一個上拉電阻來穩(wěn)定工作，其工作電流要達(dá)到 1mA。 圖 33 DS18B20 設(shè)計圖 濕度測量模塊設(shè)計 濕度測量采用 DHT11 芯片，該芯片既能測溫度也能測濕度，但其測溫精度為177。 濕度傳感器 DHT11 技術(shù)性能描述 1 、相對濕度和溫度測量，范圍是 20－ 90％ RH 、 0－ 50℃，精度177。 DHT11 的工作電流是 ― 1mA 之間，漏極開路，內(nèi)部沒有拉高電路，當(dāng)輸出 0 是就是低電平，但輸出 1 時實際上是懸空的，所以要接上拉電阻，滿足電流需要，故選擇上拉電阻為 5K，電流為 1mA ,具體的設(shè)計圖，如圖 34 所示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。因為本設(shè)計需要 I/O 口來模擬 SPI 時序，以及 DS18B20 和 DHT11 都需要嚴(yán)格的時間控制，所以取整數(shù)周期，有利于時間的計算。時鐘電路設(shè)計，如圖 35 所示。 圖 36 復(fù)位電路設(shè)計 按下開關(guān)后，電容充電，到達(dá)穩(wěn)定后，電容相當(dāng)于開路，其兩端電壓為 5V，電路的時間常數(shù)為 R*C，本設(shè)計取 R 200 無線傳輸模塊設(shè)計 無線傳輸模塊簡介 無線傳輸模塊性能介紹 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)控制場合； 3 、 125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要； 4 、內(nèi)置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制