【正文】 成接收模式。 無線模塊測試，此模塊由于集成度非常高，所需的外圍輔助元件極其簡單，主要還是程序上的問題。 首先用萬用表測試下 兩塊板子的 電源系統(tǒng)：一看輸給單片機、液晶、 無線模塊 等模塊的電源電壓是否為 。 （ 8） 注意 PCB 板的頂層、底層與鏡像的問題。具體數(shù)值視 PCB 板的功耗和器件的工作電流而定。 （ 4） 需要手動調(diào)節(jié)的元件如電位器、可變電容等，放置的位置應(yīng)便于調(diào)試。 PCB 板制作 要求 1） 該系統(tǒng) 硬件電路的特點 : （ 1） 電路原理簡單，所用的器件均為常用器件。 如圖 54。 程序流程圖 程 序 入 口系 統(tǒng) 初 始 化驅(qū) 動 S H T 1 0 ， 讀 取溫 濕 度 數(shù) 據(jù)驅(qū) 動 S I 4 4 3 2 無 線 模塊 進 行 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 系 統(tǒng) 初 始 化 ， 液 晶顯 示 初 始 畫 面驅(qū) 動 S I 4 4 3 2 無 線 模塊 進 行 數(shù) 據(jù) 接 收L C D 液 晶 刷 新程 序 入 口 圖 51 溫濕度采集流程 框圖 圖 52 接收顯示流程框圖 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 模塊說明 （ 1） 主程序（溫濕度采集數(shù)據(jù)發(fā)送板） 主程序模塊中先對溫濕度傳感器 SHT10 和無線模塊 SI4432 的控制管腳初始化，然后同時對內(nèi)部的計數(shù)器 1 定時 1s 的初始化，然后進行控制流程的無限循環(huán)，在該循環(huán)中先讀取溫濕度傳感器的濕度和溫度的數(shù)據(jù)，當判定正確讀出 信 息 以后 ，存儲溫濕度的信息到無線發(fā)送數(shù)組，當定時器每定時 1s，進行一次無線數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)內(nèi)容就是溫濕度的信息。 圖 411 無線數(shù)據(jù)發(fā)送電路 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 21 5 軟件設(shè)計 總方案流程 該系統(tǒng)的主要部分是信號檢測與數(shù)據(jù)傳送部分。 SI4432在使用時所需的外部元件很少， 1個 30 MHz的晶振、幾個電容和電感就可組成一個高可靠性的收發(fā)系統(tǒng) ， 設(shè)計簡單，且成 本杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 19 低。電路原理圖如 49所示。 l i n e r21℃t u r e )()25( RHSOttTRH RH ?????? SORH t1 t2 12bit 8bit 表 43 溫度補償系數(shù) 溫度 由能隙材料 PTAT (正比于絕對溫度 ) 研發(fā)的溫度傳感器具有極好的線性。如果不使用 CRC校驗位，微控制器可以在測量 數(shù)據(jù)的最低位后通過保持確認位為高電平來終止通信。 SHT10通過將 DATA線拉低表示測量的完成，并且自動進入空閑狀態(tài) 。它包括：當 SCK時鐘高電平時 DATA翻轉(zhuǎn)為低電平。由于接口包含了全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小的 SCK頻率限制。 5％ RH 177。 技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。 圖 44 LCD1602 電路原理圖 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 LCD1602 是一種用 5 7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器。 液晶顯示器能顯示字符和漢字。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。 ATMEGA48 系統(tǒng)，如圖 43 所示 。微處理器，其特性： ① 先進的 RISC結(jié)構(gòu)： 131條指令 – 大多數(shù)指令的執(zhí)行時間 為單個時鐘周期 ；32x8通用工作寄存器；全靜態(tài)操作；工作于 16MHz時性能高達 16 MIPS； 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器。在臨界擊穿點上 ,反向電阻降低到一個很小杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 的數(shù)值，在這個低 阻值 區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，由于這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。 三、采用最簡單的電阻分壓式法 。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊基于低功耗單片射頻收發(fā)芯片 SI4432，采用具有 8K 系統(tǒng)內(nèi)可編程 FLASH 的 8位 AVR 微控制器 ATMEGA48 為主處理芯片 ,完成數(shù)據(jù)的處理和控制。同時要 進行有效的濾波，減少市電中的諧 波對系統(tǒng)的不良干擾和影響。 （ 4） 由于液晶顯示模塊、溫濕 度測量模塊的工作周期不同，需合理調(diào)整程序，實現(xiàn)實時顯示。此部分主要完成程序編寫的任務(wù)。未來的溫濕度傳感器市場尤其是在消費電子及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域擁有廣闊前景。在國內(nèi)，包括海爾、聯(lián)想在內(nèi)的手機廠商也開始了一些嘗試，針對農(nóng)村市場已經(jīng)推出了可以顯示溫濕度杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 的手機，可以幫助農(nóng)民更便捷地了解氣候變化。 射頻技術(shù) 在現(xiàn)代科技領(lǐng)域內(nèi)有著極為廣泛的應(yīng)用，與人們的生活息息相關(guān)。有 線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式的。即在任意一種處理器模式下，可訪問的寄存器包括 15個通用寄存器 (R0～ R14)、一至二個狀態(tài)寄存器和程序計數(shù)器。 發(fā)射板 部分由數(shù)字溫濕度度傳感器芯片 SHT10，單片機 ATMEGA48， 無線射頻芯片 SI4432 等組成。數(shù)據(jù)采集器利用計算機實現(xiàn)自動測量、信息處理和自動控制 ,直接應(yīng)用于與測量和控制密切聯(lián)系的領(lǐng)域 ,其性能好壞直接影響到系統(tǒng)的最終性能。隨著人們生活水平的越來越高，對室內(nèi)的溫濕度實時監(jiān)控要求也越來越高。一般的溫濕度采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示單調(diào)，缺乏支持各種 PLC的通訊端口，而且溫濕度采集模塊布線繁瑣且受原有車間布局的約束。 本文采用目前應(yīng)用廣泛的 ARM系列微處理器 ATMEGA48作為平臺的核心構(gòu)建系統(tǒng)。 所以，對溫濕度采集的 研究具有促進生產(chǎn)進步、農(nóng)業(yè)豐收、提高人民生活質(zhì)量的現(xiàn)實意義。 我查找出了一些案例 是用 ZigBee 無線 技術(shù) ， ZigBee 是一種近距離、低 繁瑣 度 、 低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。 發(fā)射板 采用電源供電，接收 板 接收來自 發(fā)射板 的溫 濕 度數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理、保存后在 LCD1602上顯示 。在所有的寄存器中，有些是在 7種處理器模式下共用的同一個物理寄存器，而有些寄存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器。 在電子學(xué)理論中，電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成磁場；交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成交叉的電磁場，稱為電磁波。手機，藍牙設(shè)備，無線路由器，無線網(wǎng)卡，電子標簽 (公交 IC卡 )等等都時刻影響著我們的生產(chǎn)和生活。未來我們還可能在一些針對老人的手持設(shè)備中加入溫濕度 傳感器 ，提醒他們及時補 充水分和調(diào)節(jié)空間溫濕度。 本設(shè)計方案思路 基于 SI4432的溫濕度采集 ，主要包括以下幾部分：①前端溫濕度傳感器 SHT②微控制器、③前端傳送部分、④無線傳輸線路 SI443⑤接收端、⑥液晶屏顯示系統(tǒng)。 研發(fā)方向和技術(shù)關(guān)鍵 研究內(nèi)容 ① 發(fā)射板 以單片機 ATMEGA48 為主控芯片，對 SHT10 溫濕度數(shù)據(jù)的讀取，再通過 Si4432 無線芯片把數(shù)據(jù)發(fā)射到另外接收板。 （ 5） PCB 制作布局要解決數(shù)模混合電路的布線、電源模塊的制作與濾波 問題 。 微控制器系統(tǒng) 微控制器系統(tǒng)主要由 MCU 系統(tǒng)、按鍵控制電路、液晶顯示電路組成，當 MCU 正確讀取了溫濕 度傳感器的數(shù)據(jù) 并通過 SI4432 無線射頻芯片發(fā)送到接收顯示板后 ，就會在 接收板上的 液晶 顯示屏 LCD1602 中進行顯示 。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 9 0VC C濾波電路00LED 指示J5PLU G D C 32 10R3470C547ufD1LEDC40. 1ufVC CVC C4 硬件設(shè)計 電源轉(zhuǎn)換 本 無線溫濕度檢測 系統(tǒng)有兩種供電電平 ，一是 5V，主要供給液晶 LCD1602 等集成器件工作；二是 ，主要供給 無線射頻收發(fā)芯片 SI4432 、 ATMEGA48 單片機、溫濕度傳感器 SHT10 模塊工作 。 方 案 一 ： AMS1117是一個低漏失電壓調(diào)整器 ,它的穩(wěn)壓調(diào)整管是由一個 PNP驅(qū)動的 NPN管組成的 ,漏失電壓定義為 :VDROP = VBE+VSAT。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。 ②非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器： 4字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash擦寫壽命 : 10000次；具有獨立鎖定 的可選 Boot代碼區(qū)，通過片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時讀寫操作； 256字節(jié)的 EEPROM 擦寫壽命 :100000次； 512字節(jié)的片內(nèi)SRAM； 可以對鎖定的 進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密。 圖 43 ATMEGA48 系統(tǒng)電路 液晶顯示模塊 采用顯示模塊好處是良好的人機交互界面 可以為產(chǎn)品的使用帶來方便，特別是本系統(tǒng)，信息顯示是必須的 功能。常用 LED 數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 A、 B、 C、 D、 E、 F。 用 LCD 顯示一個字符 原理如下 ，因為一個字符由 6 8 或 8 8 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點亮，為“ 0”的不亮。其內(nèi)部 1602 液晶模塊的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有 ： 阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼 。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾 能力強、性價比極高等優(yōu)點。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。 ％ RH 177。即微控制器可以以任意慢的速度與 SHTl0通信。在 DATA為低電平期間， SCK變?yōu)榈碗娖剑俜D(zhuǎn)為高電平，隨后是在 SCK時鐘高電平時 DATA翻轉(zhuǎn)為高電平 ,如圖 46所示。在重新啟動時鐘線讀取測量結(jié)果之前，微控制器必須等待這個測量結(jié)束信號出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上。 SHTl0完整的測量時序由啟動傳輸時序、發(fā)布命令、等待測量完成、讀回數(shù)據(jù)這 4個部分組成?？捎萌缦鹿綄?shù)字輸出 (SOT)轉(zhuǎn)換為溫度值，溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)請閱表 44。 圖 49 SHT10電路原理圖 無線收發(fā)模塊 無線收發(fā)芯片的比較 本系統(tǒng)的無線收發(fā)模塊是采用 SI4432 無線射頻收發(fā)芯片，雖然芯片是課題規(guī)定的，但我也跟一些其他的無線收發(fā)芯片做了簡單的比較，例如： CC100 無線收發(fā)芯片； nRF401 無線收發(fā)芯片； SI4432 無線收發(fā)芯片。 表 45是三種無線收發(fā)芯片參數(shù)的比較。主要是 ATMEGA48 單片機與 溫濕度傳感器 SHT10 數(shù)據(jù)串行通信以及與單片機與無線模塊 SPI 通信協(xié)議的程序設(shè)計。 （ 2）主程序 （ 數(shù)據(jù)接收液晶顯示板 ） 主程序模塊中先對 LCD1602 液晶顯示器和無線模塊 SI4432 的控制管腳初始化，然后進行控制流程的無限循環(huán)，在該循環(huán)中先掃描無線模塊是否收到數(shù)據(jù)，當收到數(shù)據(jù)以后，存儲溫濕度的信息到無線接收數(shù)組，然后對溫濕度信息進行提取處理，并用 LCD1602 將其顯示出來。 初始化 測溫濕度 判斷 SHT10 Y 是否出錯 N 顯示溫濕度 無線 發(fā)送 模塊 延時 100ms 圖 54 采集模塊 流程圖 （ 5） LCD1602 液晶 顯示 控制流程 數(shù)據(jù)接收 顯示 板中 SI4432無線接收模塊把發(fā)射板中的溫濕度數(shù)據(jù)接收到后經(jīng)過單片機控制在液晶顯示屏上顯示 。 （ 2） 電路布局應(yīng)按照模塊化進行，注意電源電路 濾波和集成器件的去耦 。 （ 5） 插頭、插座放置的位置應(yīng)便于操作，確保方向的正確性 與 PCB 板連接 。 （ 3） 導(dǎo)線間的最小間距是由線間絕緣電阻和擊穿電壓決定的，在可能的情況下盡量定得大一些，一般不能小于 12mil。 （ 9） 為了減少層間信號的電磁干擾，相鄰布線層的信號線走向應(yīng)取垂直方向。經(jīng)過實際測試，均符合要求。雖然液晶和單片機聯(lián)調(diào)毫無問題，但是添加無線模塊控制程序后，初始上電，什么現(xiàn)象都沒有，的確令人懊惱，因為是兩塊板子，而且杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 無線模塊好壞也不知，程 序是否錯誤也不知，也許是其中一塊板子是好的，也許兩塊都是好的，也可能兩塊板子都壞的。至此無線模塊已經(jīng)調(diào)試成功。 最終我將數(shù)據(jù)與 DS18B20 測得的實時溫度相比較，兩者非常接近，差約 攝氏度的樣子，說明溫濕度檢測工作正常，精度很高。 通過這次設(shè)計，在進行電路設(shè)計，焊接，程序設(shè)計