【正文】 ...................... 5 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計與選擇 ................................................................. 6 顯示電路設(shè)計與選擇 ............................................................................. 6 第 3 章 硬件電路設(shè)計 ..................................................................................................... 7 系統(tǒng)硬件組成 .................................................................................................... 7 CPU 主控模塊 ................................................................................................. 7 溫濕度傳感檢測模塊 ........................................................................................ 8 無線數(shù)據(jù)收發(fā)通訊模塊 .................................................................................... 9 LCD 液晶顯示模塊 ....................................................................................... 11 蜂鳴語音報警模塊及模擬繼電器 LED 指示模塊 ........................................ 11 電源驅(qū)動模塊 .................................................................................................. 12 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................................... 14 軟件的總體設(shè)計 .............................................................................................. 14 發(fā)送部分 ............................................................................................... 14 接收部分 ............................................................................................... 14 部分軟件設(shè)計 .................................................................................................. 15 傳感節(jié)點溫濕度檢測的軟件設(shè)計 ....................................................... 15 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 ....................................................................... 15 II 無線接收模塊軟件設(shè)計 ....................................................................... 16 LCD12864 顯示模塊軟件設(shè)計 .......................................................... 16 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實驗結(jié)果 ................................................................................... 18 調(diào)試步驟 .......................................................................................................... 18 測試數(shù)據(jù)分析 .................................................................................................. 18 結(jié) 論 ......................................................................................................................... 20 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 21 附錄 A：作品實物圖 ..................................................................................................... 22 附錄 B： STM32F103C8T6 最小系統(tǒng)原理圖 ............................................................. 23 附錄 C：無線收發(fā)模塊電路圖及 LCD12864 電路圖 ................................................ 24 附錄 D：主函數(shù)及無線收發(fā)部分程序 ........................................................................ 25 致 謝 ......................................................................................................................... 34 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 引言 在現(xiàn)代測量控制系統(tǒng)中，均需要采集 被測點傳感器的數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)的采集與處理過程中，往往都需要上位機對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或加以統(tǒng)計。而且，如果數(shù)據(jù)采集點是處于運動狀態(tài)、所處的環(huán)境比較特殊不允許或根本無法鋪設(shè)電纜時，甚至數(shù)據(jù)無法傳輸，此時就需要通過無線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸。 國內(nèi)外研究狀況及 發(fā)展趨勢 近年來，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，無線射頻通信技術(shù)在近幾年也得到了迅猛的發(fā)展，目前國內(nèi)的無線射頻技術(shù)也逐漸成熟，很多公司開研發(fā)出種類齊全的射頻無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和芯片。 nRF24L01 模塊功率損耗特別 低，在以 6dBm的功率發(fā)射時， 模塊的測試 工作電流 在 9mA 左右；模 塊工作在 接收 模式時 ， 也 只有 的 工作電流， 該模塊的 掉電模式和空閑模式 等 多種低功率工作模式使節(jié)能設(shè)計更 加 方便。開機時系統(tǒng)顯示系統(tǒng)時間并復(fù)位，從機采集一組環(huán)境的實時溫濕度數(shù)據(jù)，通過無線通訊模塊將傳感檢測節(jié)點周圍的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給主機并在液晶上顯示出來，主機通過程序判斷是否達(dá)到預(yù)警值，并控制報警電路主機從機一 從機二LCD 顯示天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 4 等相關(guān)模組工作的程序流程。 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的 選 型 方案一： NRF24L01 的工作頻率在 ~ 范圍，是目前通用的一種基于 ISM頻段的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器芯片。 系統(tǒng)供電 電源 的 選 型 方案一： 通過單 相變壓器 將 AC220V 的交流電降壓到 AC12V 之后， 再經(jīng) 過由單向不可控二極管搭建的 橋式整流 電路對其進(jìn)行進(jìn)一步的電壓整流處理，然后再將整流后的電壓通過三端 穩(wěn)壓電源芯片 和相關(guān)濾波電路對其電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理 。 方案二： AT89C51 單片機， 該單片機的外部 IO 資源和內(nèi)部 寄存器的資源相對較少，是目前市場上功能較為落后的一款控制芯片，但是該芯片是上市比較早的一款高性能的 8 位微處理器芯片，并且該芯片的市場價位相對較低，比較適合用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度要求不是很苛刻的場合，而且該芯片的編程方法比較簡單，非常適合剛開始接觸微控制器的初學(xué)者。但是數(shù)碼管的顯示對單片機的初學(xué)者能起到很好的編程思路學(xué)習(xí)，但是本系統(tǒng)設(shè)計要求較高，不適應(yīng)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。并且該單片機的工作電壓一般在 左右就能正常工作，其功耗非常低，因此能夠很好的嵌入到大部分系統(tǒng)中。 DHT11 溫濕度傳感器的濕度檢測范圍是 20％ ~90％RH； 177。 nRF24L01 無線通信 模塊 可以通過軟件程序?qū)νㄓ嵉耐ǖ兰拜敵龉β蔬M(jìn)行配置，不僅內(nèi)部融合了 ShockBurst 技術(shù) ，而且內(nèi)部繼承了多種功能模塊，包括 頻率合成 電路 、功率放大器 及 振蕩器 和解調(diào) 器等 。并且 LCD12864 液晶屏 的顯示程序比較簡單，與外部控制器的電路設(shè)計連接非常方便，能夠很好的嵌入到系統(tǒng)中。電源 適配器 一般都具有 多種自我 保護(hù)功能，使用更加安全可靠。 圖 45 發(fā)射部分總體流程圖 圖 46 接收部分總體流程圖 開始初始化從 DHT 11 讀溫濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換溫濕度為十進(jìn)制將轉(zhuǎn)換后的溫濕度寫入發(fā)射數(shù)組發(fā)射數(shù)據(jù)延時開始初始化判斷接收中斷從 RX _ buffer 讀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制LCD 12864 顯示天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 15 部分軟件設(shè)計 傳感節(jié)點溫濕度檢測的軟件設(shè)計 為了確保通信數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對于 DHT11 溫 濕 度檢測 傳感器 軟件設(shè)計的測溫原理 必須 遵循 標(biāo)準(zhǔn) 的單總線 通信 協(xié)議，單片機通過 標(biāo)準(zhǔn)的 時序?qū)懭牒妥x出DHT11 寄存器中 的數(shù)據(jù)，包括初始化 命令 、 等待應(yīng)答脈沖、發(fā)送指令及數(shù)據(jù)合并計算等 操作。 然后等待從機所發(fā)送數(shù)據(jù)的到來 。 第四步： 將 nRF24L01 模塊 與 STM32 單片機 相連， 給單片機寫入一個發(fā)送任意數(shù)據(jù)的檢測程序，保證主從機能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 。 STM32 單片機以其高可靠性、高性價比，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 extern u8 T1,T2,R1,R2。 //房間二接收的數(shù)據(jù) //函數(shù)聲明 void Delay_MS(u16 dly)。 int fputc(int ch,FILE *f) 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 26 { USART_SendData(USART1, ch)。 //打開定時器，時鐘為 AHB/8 do { temp=SysTickCTRL。 IWDG_Enable()。 RTC_Configuration()。 while(1) { NRF24L01_RxPacket(rx_buf)。i7。 //寫入寄存器的值 NRF24L01_CSN_high()。 //返回狀態(tài)值 } //在指定位置讀出指定 長度的數(shù)據(jù)， reg:寄存器 (位置 ) //*pBuf:數(shù)據(jù)指針， len:數(shù)據(jù)長度，返回值 ,此次讀到的狀態(tài)寄存器值 u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg,u8 *pBuf,u8 len) { u8 status,ctr。 //返回讀到的狀態(tài)值 } //在指定位置寫指定長度的數(shù)據(jù)， reg:寄存器 (位置 )， *pBuf:數(shù)據(jù)指針 //len:數(shù)據(jù)長度，返回值 ,此次讀到的狀態(tài)寄存器值 u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len) { u8 status,ctr。 //返回讀到的狀態(tài)值 } //啟動 NRF24L01 發(fā)送一次數(shù)據(jù)， txbuf:待發(fā)送數(shù)據(jù)首 地址， //返回值 :發(fā)送完成狀況 u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf) { u8 sta。 if(staamp。 //讀取狀態(tài)寄存器的值