【正文】 本文采用模塊化的方式進行敘述，分方案設計， 硬件設計，軟件設計對各模塊進行了詳細的闡述。如果收到應答，置位 TX_DS；如果沒接受到應答，返回進行重發(fā)， 設定最多 重發(fā) 10 次。溫度子程序流程圖如圖 42所示： 圖 42： DS18B20溫度讀取過程流程圖 報警處理程序設計 當現(xiàn)在溫度值大于設定上限值（或者小于設定下限值時）執(zhí)行相應的控制命令。在設計中采用了最為典型的連接方式，只用到了單片機 的的 TXD0（ ）和 RXD0（ ）兩個引 腳，電平轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖 313 所示。其中有兩種方法：一是 USART 硬件直接實現(xiàn)；一是通過定時器軟件實現(xiàn)。其電路圖如圖 38所示 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108 0 5 1C O N A T 6 2 B1 2 3J3D S 1 8 B 2 0V C C 圖 38測溫電路電路圖 （ 3）控制設備部分 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 15 本設計采用發(fā)光二極管來模擬報警，此部分電路圖如圖 39所示 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051C O N A T 62 BD1L E D2KR7 圖 39 報警電路 (4）輸入部分 本設計采用三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設置報警溫度和當前溫度，另外兩個用于設置報警溫度的加和減。該電路是把本人的8V直流輸入進行全橋整流，成為脈動直流，經(jīng)過，一級濾波后送至 三端穩(wěn)壓集成電路lm7805 穩(wěn)壓，再經(jīng)二級濾波后即為＋ 5V輸出，圖 45 的四個二極管組成了全橋整流電路， C1， C3 是一級濾波電容， U1 是穩(wěn)壓管 lm7805， C4 是二級濾波電容。實際應用中，復位操作有兩種形式：一種是上電復位，另一種是上電與按鍵均有效的復位。 CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端，微處理器可通過此引腳配置 nRF24L01： IRQ：中斷標志位 。 具有自動應答和自動再發(fā)射功能 。由主機發(fā)出的復位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應答脈沖構(gòu)成。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4個 8位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32個引腳。 并行輸入輸出口： 4 個 8 位并行 I/O 口 (P0P3) 。由于經(jīng)費有限，本系統(tǒng)暫時實現(xiàn)單點溫度無線測量。他可以實現(xiàn)在線編程，在線仿真。 溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 溫度傳感器 3 模擬緩沖器放大 1 A/D 轉(zhuǎn)換 1 A/D 轉(zhuǎn)換 2 模擬緩沖器放大 1 模擬緩沖器放大 1 A/D 轉(zhuǎn)換 3 單 片 機 Nrf21L01 朱野：基于無線傳感網(wǎng) 絡的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 6 圖 22方案二原理框圖 2． 2 系統(tǒng)方案設計原則 構(gòu)建遠程溫度采集網(wǎng)絡時需要考慮數(shù)據(jù)的傳輸方式、通信的質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全、是否便于安裝和成本等問題。 2021年無線傳感器網(wǎng)絡控制實驗室設計了一個多跳無線輪詢網(wǎng)絡，應用于敦煌微氣象環(huán)境檢測，主要負責對莫高窟內(nèi)溫度、濕度以及二氧化碳濃度進行檢測。 2021年美國軍方成功地測試了由無線傳感器網(wǎng)絡組建的槍聲定位系統(tǒng)。通常，查詢信息是通過廣播或多播的方式從觀察者向網(wǎng)絡內(nèi)傳感器傳輸，而探測結(jié)果信息則是由分布在各處的傳感器節(jié)點向查詢節(jié)點匯聚。 (2)傳感器節(jié)點的能量、計算能力和存儲容量有限。通過在 辦公室 內(nèi)安裝基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫度采集節(jié)點來 測量樓內(nèi)各點溫度， 經(jīng)過分析處理完成溫度的監(jiān)控 。傳統(tǒng)的使用線纜直接連接實現(xiàn)信號傳輸?shù)姆绞?，將嚴重限制?shù)據(jù)采集點的安放靈活性，設備布線困難。從實際情況 , 本著低成本、低功耗的原則 , 對該系統(tǒng)軟硬件進行設計 , 并解決了傳統(tǒng)的有線監(jiān)控系統(tǒng)的諸多問題 , 具有簡單、靈活和易開發(fā)等優(yōu)點。隨著通信技術、嵌入式計算技術和傳感器技術的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)， 由這些微型傳感器構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡引起了人們的極大關注。這種無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術、微機電系統(tǒng)技術、分布式信息處理和網(wǎng)絡通信技術，能夠協(xié)調(diào)地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理。無線傳感器網(wǎng)絡是由大量低成本、能耗低的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的無線網(wǎng)絡測控系統(tǒng)。為達到實時、無人值守、不需重新布線的目的，所選用的傳感器應該是有源的、準實時、低功耗和便于安裝的。本次畢業(yè)設計研究了一種基 于無線傳感器網(wǎng)絡技術的無線溫度 監(jiān)控 系統(tǒng)。 隨著傳感器節(jié)點的微型化，在設計中大部分節(jié)點的能量靠電池提供，其能量有限，而且由于條件限制，難以在使用過程中給節(jié)點更換電池，所以傳感器節(jié)點的能量限制是整個無線傳感器網(wǎng)絡設計的瓶頸，它直接決定了網(wǎng)絡的工作壽命冊；安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 3 另一方面，傳感器節(jié)點的計算能力和存儲能力都較低，使得其不能進行復雜的計算和數(shù)據(jù)存儲，因而對于無線傳感器網(wǎng)絡的研究者們提出了挑戰(zhàn)，它們必須設計簡單有 效的路由協(xié)議等，來適用于無線傳感器網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡的隨機布設、自組織和環(huán)境適應能力強等特點使其在軍事、環(huán)境監(jiān)測、智能交通、醫(yī)療設備、智能家居等各個領域和其他商業(yè)領域都有廣闊的應用前景和很高的應用價值。它是將節(jié)點安置在建筑物周圍，按照一定的程序組建成網(wǎng)絡進行突發(fā)事件的的檢測，經(jīng)鑒定其精度可達lm，反應時間短于 3秒，為救護、反恐提供了有力的輔助手段。目前我國無線傳感器網(wǎng)絡的研究取得了二定的成就，支撐無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術研究也取得了一定的進展，如無線通信技術、芯片集成技術的成熟和進步。因為要將系統(tǒng)應用到多個辦公樓和鍋爐房之間，所以還要考慮周圍惡劣的環(huán)境所帶來的干擾。在這種方案中，調(diào)試十分方便，而且人機交互友好。 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)送到從單片機，再從單片機送到NRF24L01 無線模塊發(fā)送出去，接收端 NRF24L01 無線模塊接收發(fā)送過來的信號，并把它送到主單片機進行數(shù)據(jù)處理。 串行口： 一個全雙工異步串行通信口。 P3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。當 DS18B20 發(fā)出響應主機的應答脈沖時，即朱野：基于無線傳感網(wǎng) 絡的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 10 向主機表明它已處在總線上并且準備工作。 片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼 。 VDD：電源輸入端 。本設計采用按鍵復位。 123J18V A C D3I N 40 04D1D I O D ED2D I O D ED4I N 40 04D5D6I N 40 04C2104C1104C4220ufC32200ufU1L m 78 0sV un V ou t12J2C O N 2+ 5VG N D5V 電源模塊 圖 35電源電路 ＋ 3V 電源，采用電源電路如圖 36 所示。如圖 310 所示。 USART 模塊包括四個部分：波特率部分，控制串行通信數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的速度；接收部分，接收串行輸入的數(shù)據(jù)；發(fā)送部分，發(fā)送串行輸出的數(shù)據(jù)；接口部分，完成串并、并串轉(zhuǎn)換。 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108 0 5 1C O N A T 6 2 B1 6 2 7 3 8 4 9 5J4D B 9C 1 40 . 1 u fC 1 60 . 1 u fC 1 80 . 1 u fC 1 70 . 1 u fC 1 50 . 1 u fV C CCL+V+CLC2+C2V DOUT2RIN2ROUT2DIN2DIN1ROUT1RIN1GNDDOUT1VCCM A X 3 2 3 2C O M P O N E N T _ 圖 313 電平轉(zhuǎn)換電路原理圖 溫度控制電路 設計 當 監(jiān)控區(qū)域 溫度低于設定溫度是啟動繼電器 k1 開啟加熱器、當監(jiān)控地區(qū)溫度高于設定溫度時啟動繼電器 k2開啟風扇散熱，當溫度回到設定溫度內(nèi)是關閉 k k2。本開始 初始化 延時程序 讀取最高溫度 讀取最低溫度 讀 取溫度寄存器 跳過讀序列號 結(jié)束 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 21 設計用發(fā)光二極管發(fā)亮表示報警輸出。發(fā)射端主要程序流程圖如圖 43 朱野：基于無線傳感網(wǎng) 絡的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 22 圖 43發(fā)射端主要程序流程圖 開始 初始化 進入默認液晶顯示 SET 鍵按下？ 讀取溫度 SET 鍵再次按下 是否超過報警溫度 顯示處理 溫度數(shù)據(jù)送入發(fā)射器緩存器 Nrf24l01 設置為發(fā)射模式 應答是否接收到 置位 TXDS,IRQ 調(diào)整模式 報警處理 是 是 否 否 是 否 否 是 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 23 接收端主程序設計 開始上電 ,nRF24L01 初始化，設置為接受模式，然后讀取狀態(tài)寄存器。 本次的設計可以廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場、家電等智能自控系統(tǒng)中。 當溫度高于設定溫度就開啟繼電器打開風扇散熱、當溫度低于設定溫度就會打開加熱器加熱使溫度控制在設定的范圍內(nèi)。然后把溫度送入發(fā)射緩存器， nRF24L01 設置為發(fā)射模式，開始發(fā)射處理。由于本設計只用一片DS18B20，故跳過讀取序列號，然后發(fā)送讀取溫 度寄存器命令，延時一定時間后，分兩次分別讀取出溫度的低位和高位，然后放到一個字節(jié)里面。這種芯片非常適合本系統(tǒng)低功耗的要求，在不傳輸數(shù)據(jù)時，降低了系統(tǒng)能量消耗。在系統(tǒng)設計中需要通過上位機來實現(xiàn)系安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（