無線數(shù)據(jù)巡檢發(fā)送單元設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-預(yù)覽頁
【正文】 力；同時(shí)避免了有線網(wǎng)由于線路故障而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的弊病。因此，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用市場和發(fā)展前景。本文是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的溫濕度數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的控制裝置。本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集為溫度的采集和是的的采集。當(dāng)今現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會對生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境意識的要求也越來越高。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。模擬系統(tǒng)存在著頻譜利用率低、容量小、保密性差、難以提供非話業(yè)務(wù)、制式不統(tǒng)一等特點(diǎn)。起初研制的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，大部分采用的是調(diào)頻等模擬無線通信技術(shù)，因此，抗干擾能力差、通信的可靠性差、安全性差，而且使用還需要進(jìn)行頻段申請。來完成對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理。第2章主要敘述了系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和主要模塊的選取。主要包括DS18B20和HS1101數(shù)據(jù)采集、數(shù)碼顯示溫濕度、接受命令幀、發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接收數(shù)據(jù)幀。不能在高溫、潮濕、低溫、強(qiáng)電磁場或灰塵較大的環(huán)境中使用。接收靈敏度反映了接收機(jī)捕捉微弱信號的功能，接收靈敏度越高，通信距離也越遠(yuǎn)。系統(tǒng)的總體框圖如圖21所示：圖21 系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)器件及模塊選擇 無線收發(fā)模塊的選擇據(jù)傳輸模塊的關(guān)鍵器件是無線收發(fā)芯片。而采用串口傳輸?shù)男酒?，如nRF401系列的芯片，應(yīng)用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標(biāo)稱速率就是實(shí)際速率。(5)收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù) 較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積，適合測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的溫度傳感器主要包括熱電阻溫度傳感器和模擬溫度傳感器。AD590輸出電流信號傳輸距離可達(dá)到1 km以上。 ℃，現(xiàn)場溫度可直接通過“一線總線”以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 濕度傳感器的選擇濕度傳感器：能感受氣體中水蒸氣含量，并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。相對濕度在1%~100% RH范圍內(nèi)；電容量由16 pF變到200 pF，其誤差不大于177。綜合比較方兩個(gè)方案，濕敏傳感器雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。半導(dǎo)體數(shù)碼光分共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰和共陽極數(shù)碼管，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。雖然LED數(shù)碼管能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，高頻特性好，單色性好，亮度高等特點(diǎn)，而且其程序的編寫較容易，但是其顯示信息有限，只能顯示數(shù)字信息，若采用LED數(shù)碼管顯示則需要兩片四位的LED數(shù)碼管，從而需要更多的I/O口來進(jìn)行控制。通過本系統(tǒng)對無線模塊的要求，選取了nRF401進(jìn)行發(fā)送。 AT89C52主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)；8 k可反復(fù)擦寫(大于1000次)Flash ROM；32個(gè)雙向I/O口；2568 bit內(nèi)部RAM；3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；時(shí)鐘頻率0~24 MHz；2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；2個(gè)讀寫中斷口線，3級加密位；低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。P0~P3為可編程通用I/O腳。該模塊在內(nèi)部集成了高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制/解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。 PTR2000引腳排列及功能PTR2000模板的引腳排列如圖31所示。當(dāng)TXEN=1時(shí)，模塊為發(fā)射狀態(tài)；當(dāng)TXEN=0時(shí)，模塊被設(shè)置為接收狀態(tài)。然后在等待至少5 ms后(接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時(shí)間)才可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。本文提前將CS引腳置0。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。作為另一種可供選擇的方法，DS18B20也可用外部5V電源供電。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，分別是：ROM只讀存儲器，用于存放DS18B20的ID編碼，其前8位是單線系列編碼，后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56位的CRC(冗余校驗(yàn))。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。EEPROM非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM,并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。 濕度傳感器HS1101HS1101屬于電容式濕度傳感器，其工作機(jī)理是當(dāng)基于電極間的感濕材料吸附環(huán)境中的水份時(shí)，其介電常數(shù)隨之變化。表31 相對濕度和頻率的關(guān)系相對濕度值/%輸出頻率值/Hz相對濕度值/%輸出頻率值/kHz073516066001072247064682071008063303069769061864068531006033506728由表31可得，在不超過一定范圍的情況下，相對濕度和頻率具有一定的線性關(guān)系。 第2腳(觸發(fā)點(diǎn))：這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時(shí)間周期。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200毫安。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 第8腳(V+)：這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。HS1101作為電容變量接在555的TRIG與THRES兩引腳上。可以通過微處理器采集555芯片的頻率，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以直接以相對濕度的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。 液晶顯示屏LCD1602 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)57或者511等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 LCD1602的性能特點(diǎn)LCD1602液晶顯示屏具有+5 V電壓，對比度可調(diào)；內(nèi)含復(fù)位電路；提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；內(nèi)建有192個(gè)57點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；8個(gè)可由用戶自定義的57的字符發(fā)生器CGRAM；它微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。接地示器，適用于顯示數(shù)字、圖形符號的顯示器。 第6腳：E(或EN)端為使能端。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。因此可將DR視為一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)RS及R/W引腳信號為1且E引腳信號由l變?yōu)?時(shí)，讀取數(shù)據(jù)。 電路總圖圖37 電路總圖 本章小結(jié)本章主要闡述了系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，以及對各個(gè)模塊的功能、引腳、性能等方面進(jìn)行介紹。軟件編程主要完成系統(tǒng)的初始化、數(shù)據(jù)傳輸接受的功能。系統(tǒng)主流程圖如圖41所示。 主程序流程圖 圖41主程序流程圖 發(fā)送模塊流程圖 圖42 PTR2000程序流程圖 溫度檢測模塊流程圖CPU對DS18B20初始化，要先進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20的初始化流程圖如圖43所示。DS18B20溫度讀取函數(shù)的步驟為：第一，DS18B20初始化，初始化序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖，接著由從屬器件發(fā)出存在脈沖；第二，寫入跳過ROM的字節(jié)命令，此命令允許總線主機(jī)不提供64位ROM編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時(shí)間；第三，寫入開始轉(zhuǎn)換的功能命令，包括讀字節(jié)、寫字節(jié)、讀取溫度、顯示溫度等；第四，延遲。通過單片機(jī)對其輸出的頻率進(jìn)行測量，并處理得到濕度值。主要包括溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101數(shù)據(jù)采集、液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)、發(fā)送模塊PTR2000發(fā)送數(shù)據(jù)的流程
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