【正文】 LCD_CE = 1。其中包括 DHT11 溫濕度、 MQ3 酒精濃度、 MQ135 空氣質(zhì)量和 nRF905 模塊的初始化配置。該電路把先前轉(zhuǎn)換得到的＋ 5V 電源經(jīng)過低壓差電壓調(diào)節(jié)器 LM1117 轉(zhuǎn)換為＋ 電源。在本系統(tǒng)中，單片機工作電壓為 ， 7805 輸出電壓設(shè)定為 5V 輸出。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 13 頁 共 31 頁 1234567891011121314151617181920LCD212864VCCVCC1122W3RW2VCCVCCSIDCLK 圖 LCD12864 液晶顯示模塊 LCD5110顯示模塊 本設(shè)計在發(fā)送端部分采用 LCD5110 液晶顯示 接口 ，如圖 所示： 12345678LCD_51103. 3VCEDCDinClk12 JPPRST 圖 LCD5110 液晶顯示接口 報警電 路 當外界溫室度、酒精濃度、空氣質(zhì)量超過預(yù)設(shè)溫度上下限時，為更加有效的引起用戶的注意，及時關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)設(shè)計了聲報警電路。因此，在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。然而，在 ShockBurstTM 收發(fā)過程中，TX_PAYLOAD、 RX_PAYLOAD、 TX_ADDRESS 和 RX_ADDRESS 4 個寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢， nRF905 才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。 ShockBurst 技術(shù)使 nRF905 能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速 MCU 來進行數(shù)據(jù)處理 /時鐘覆蓋。 綜合以上方案，我們選擇了經(jīng)濟實惠的字符液晶 LCD12864 來作為接收端的顯示。 考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和程序的復(fù)雜度，我們采用方案三作為本系統(tǒng)的通信模塊。 圖 總系統(tǒng)框圖 3 系統(tǒng)方案分析與選擇論證 系統(tǒng)方案設(shè)計 方案一：采用 AT89S52 八位單片機實現(xiàn)。這些新器件新方法的應(yīng)用，給溫度智能控制帶來了新的氣息。具體來說，就是將溫度、濕度、氣體密度等物理信號 轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。如今很多家庭都會安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)， 并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進行遙控通風等操作，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。然而，生產(chǎn)環(huán)境的多變性、不確定性，導(dǎo)致許多工作場所不太方便布線，需要采用無線傳輸方式。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測目標分散，測點較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。短距離無線通 信技術(shù)是近年來的研究熱點，短距離無線技術(shù)可以解決某些無法或不便布線的環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集問題，以及解決有線網(wǎng)絡(luò)帶來的布線麻煩、不易維護等缺點，短距離無線技術(shù)可輕松實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集。 關(guān)于溫度智能控制，現(xiàn)在已經(jīng)有了許多新的器件和方法，并且有些已經(jīng)運用到實際桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 3 頁 共 31 頁 生活和生產(chǎn)當中，比如美國達拉斯公司生產(chǎn)的 DHT11 溫 度巡檢器，采用單線總線結(jié)構(gòu)，通過一根 I/O 線與主控 CPU 進行數(shù)據(jù)和命令的傳送。 2 實現(xiàn)方法 本系統(tǒng)是通過單片機控制無線傳輸來實現(xiàn)對溫 濕度、酒精濃度、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的接受 ,利用可視化編程技術(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，是 12C5A08S2 單片機為控制單元，以 nRF905無線傳輸模塊為溫濕度、酒精濃度、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)接受單元，實現(xiàn)溫濕度、酒精濃度、空氣質(zhì)量的接受、顯示、控制，同時用串口連接到 PC 機上實現(xiàn)溫濕度、酒精濃度、空氣質(zhì)量的實時監(jiān)控如可顯示實時溫度，就是一套通過無線方式實現(xiàn)溫濕度、酒精濃度、桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 4 頁 共 31 頁 空氣質(zhì)量的接受顯示系統(tǒng)。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供 ~ 的工作電壓，載波檢測。 12864 是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及 ASCII 碼，而且能夠繪制圖片，描點畫線，設(shè)計成比較理想的結(jié)果。 nRF905 單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。由以上分析可知， nRF905 的 ShockBurstTM 收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲器和微控制器資源，同時也減小了編寫程序的時間。 SPI 接口配置： SPI 接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器 5 個寄存器組成。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。 MQ3 型氣敏傳感器技術(shù)指標如下： 使用氣體：酒精 (乙醇） 探測范圍： 10~1000*106 特征氣體： 100*106 靈敏度： Rin air/Rin typical gas≥5 敏感體電阻： 400~4000kΩ（空氣中） 響應(yīng)時間： ≤10S（ 70% Response) 恢復(fù)時間： ≤30s（ 70% Response) 加熱電阻： 31Ω177。 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。在 LM1117 的功能管腳圖中， 1 腳為電源轉(zhuǎn)換元 件 LM1117 的電壓輸入端， 3 腳為 LM1117 的電壓輸出端。報警電路接單片機的 腳。 LCD_RST = 1。 // 使用擴展命令設(shè)置 LCD 模式 LCD_write_byte(0xc8, 0)。最后單片機把數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳輸給 PC 機。無線模塊控制模塊：無線模塊由 P2 口控制。 具體電路設(shè)計如下圖 所示： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 15 頁 共 31 頁 + C510uFVCC112233U2LM78XX12DC1+9 +9SW 1J7LEDD11N40071 2 3J8CON3R21K 圖 LM7805 穩(wěn)壓電路 LM1117 LM1117 是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。電路基于 RS232 接口標準，使用 DB9 連接器。 MQ135 空氣質(zhì)量傳感 器 MQ135 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(2nOS)。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。 數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳輸及接收后再被傳輸至接受端的單片機中，然后再由 MAX232 將數(shù)據(jù)傳輸至 PC。當微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道 nRF905 正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 nRF905 繼續(xù)接收該 數(shù)據(jù)包還是進入另一個工作模式。在ShockBurst RX 模式中，地址匹配 AM 和數(shù)據(jù)準備就緒 DR 信號通知 MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各接收完成。 系統(tǒng)最終方案設(shè)計 環(huán)境溫度參數(shù)監(jiān)測是環(huán)境研究和火災(zāi)安全防備的重要手段，傳統(tǒng)的有線定點采集、人工上報，這種方法正逐漸被新的技術(shù)所代替。但這些芯片輸出的都是模擬信號，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才能送給計算機，這樣就使得測溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。既可以單獨對多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC 機通信 .運用主從分布式思想，由一臺上位機（ PC 微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng) ,實現(xiàn) 遠程控制。 本課題提出了一種有效的數(shù)據(jù)采集分析方案，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于基于無線射頻收發(fā)模塊 nRF905 跟 12C5A08S2 單片機為核心，以低功耗和模塊化為設(shè)計原則的溫度數(shù)據(jù)采集無線傳輸系統(tǒng)。目前，已經(jīng)將傳感器技術(shù)和新興的無線通信技術(shù)相結(jié)合，力圖通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線化來達到智能家居中布線不便時對室內(nèi)生活環(huán)境指標數(shù)據(jù)的采集。為此，需要設(shè)計相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信，這樣的研究也變得更加有意義了。數(shù)據(jù)采集模塊以傳感器 DHT1 MQ MQ135 檢測溫濕度、酒精濃度、空氣質(zhì)量，并將檢測的參數(shù)簡單處理后經(jīng)過 nRF905 無線模塊發(fā)送到接受接口。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長的通訊線，浪費資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯誤換線困難。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 2 頁 共 31 頁 無線單片技術(shù)利用射頻方式進行非接觸雙向通信自動識別對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高﹑環(huán)境適應(yīng)能力強﹑傳輸范圍廣﹑信息量大等優(yōu)點。智能控制已成為多種學(xué)科的綜合與集成，吸引了全球不同領(lǐng)域 、不同學(xué)科的眾多專家學(xué)者，進行著廣泛的研究工作，并不斷探索新的方法、新的理論和新的有效的實際應(yīng)用。 本課題旨在通過軟、硬件的有機結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，進行各功能模塊的編寫。但是此模塊價格較貴，且 Zigbee 協(xié)議相對較為復(fù)雜。因此可以非常容易實現(xiàn)多點測量。本文設(shè)計的無線節(jié)點溫度采集系統(tǒng)能夠用于實際多點溫度采集，結(jié)果也表明系統(tǒng)工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，可以應(yīng)用于室內(nèi)和室外的溫度監(jiān)測。由于 nRF905 工作在 ShockBurstTM 模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。 器件配置： 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。 在接收模式時， DR 信號在接收有效數(shù)據(jù)包，如：有效地址，有效地數(shù)據(jù)長度和 CRC時置高，然后 MCU 可以通過 SPI 接口讀取數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)被讀空時或者器件轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式時， DR 信號置低。另外， MQ3酒精傳感器簡單的驅(qū)動回路和可靠的穩(wěn)定性是相比較于其他型號傳感器的優(yōu)點。 發(fā)送端使用 LCD5110 液晶顯示。 MAX232泵電源引腳必須接 電容，如圖中的 C C C C4。1%以內(nèi)。串口通信模塊由 DB9和 RS232的外圍電路組成。當 VDD 變?yōu)楦唠娖?，達到 VDDmin(或更高 )之后，最多 100ms， RST 輸入低電平 (電平幅度 )。 // 1:48 LCD_write_byte(0x20, 0)。 2) 接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動， LCD1602 需 11 根 I/O 線， LCD12864 需 12根。具體電路如下圖 所示 R18. 2KP101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17ALE/P30PXEN29EA/VP3130193218RESET9VCC40GND20U189C51VCCVCCC315pFC415pFC510uFY111. 0592M1 23 4U31117+ C110uF+ C222uFVCC最小系統(tǒng)模塊R31kD0LEDVCC1 23 45 67 89 1011 1213 14JP1nrf_905112233U278L0512DC1+9 +9電源模塊TxENTxENTRX_CE PWRPWRTRX_CEMISOMISOMOSIMOSISCLKSCLKCSNCSNDC_9V12J1RxRxTxTx3. 3V3. 3VSW1DLDIODE12345678LCD_51103. 3VCECEDCDCDinDinClkClk12JPP1234JCVCCD0A0D0A0RSTRST 圖 發(fā)送端電路總設(shè)計圖 接收端由單片機主控電路、開關(guān)電源 +9V～ +12V 接入、串口通信電路、無線模塊供電電路、 LCD12864 液晶顯示接口和報警電路組成。 LM1117 有可調(diào)電壓的版本，通過 2 個外部電阻可實現(xiàn) ～ 輸出電壓范圍。 MAX232 是專門為電腦的 RS232 標準串口設(shè)計的接口芯片，功能比較強大。 MQ135 氣敏傳感器主要做空氣污染用 具體可以應(yīng)用于家庭用空氣污染報警器、工業(yè)用空氣污染