【正文】 .................... 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 ......................................................................................................................... 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 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)進行處理或加以統(tǒng)計。傳感器節(jié)點通過從機將實時溫濕度數(shù)據(jù)采集到單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)運算再通過 nRF24L01 模塊 發(fā)送給主機，主機 接收到從機的數(shù)據(jù)之后需要對數(shù)據(jù)進行測量和處理，與程序設(shè)定的上限值進行比對，判斷監(jiān)測傳感節(jié)點的參數(shù)是否達到預(yù)警值，并對報警電路和模擬繼電器模組進行相應(yīng)的控制。 以上簡單列舉了幾個在實 際應(yīng)用場合的例子，在我們的日常生活中，無線溫濕度采集與傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)的環(huán)境監(jiān)測、軍事國防和機器人控制等許多領(lǐng)域。而且 本課題 采用 nRF24L01 無線 模塊對 單片機 采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行 近距離的 無線傳輸， 避免了傳統(tǒng)的通訊線傳輸所帶來的布線困難，成本高等問題 。 雖然 藍牙的通訊速率不是很高， 但是在這個發(fā)展迅速的信息化和智能化時代 ， 也有 可能會對它的發(fā)展有 一定的 影 響。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。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 圖 31 STM32F103C8T6 最小系統(tǒng) 原理圖 溫濕度傳感檢測模塊 DHT11 傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數(shù)字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號已經(jīng)經(jīng)過校準后輸出給控制器。 表 nRF24L01 模塊的 工作模式 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機模式 2 1 0 1 TX_FIFO 為空 待機模式 1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 LCD 液晶顯示模塊 在本系統(tǒng)中 LCD12864 液晶 顯示 用于顯示 當前的日期時間、主機周圍的溫濕度數(shù)據(jù)以及從機一和從機二周圍的溫濕度數(shù)據(jù) 。 圖 38 電源 5V 轉(zhuǎn) 驅(qū)動電路 天津職業(yè)技術(shù)師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件的總體設(shè)計 發(fā)送部分 對于 發(fā)送部分的總體循環(huán)思路 ，首 先 對 DHT11 溫濕度傳感器進行 初始化操作 ，然后 從 DHT11 讀出溫度 和濕度數(shù)據(jù) ，將得到的溫 濕 度 數(shù)據(jù) 的轉(zhuǎn)化成十進制， 分別 取溫 濕 度 數(shù)據(jù) 的高兩位（即整數(shù)部分）寫入 TX_buffer 發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組，然后初始化nRF24L01，將 數(shù)據(jù)通過無線 發(fā)送 出去， 其 工作 流程圖如圖 45 所示。 圖 43 無線接收軟件流程圖 圖 44 LCD12864 顯示部分 軟件流程圖 開始初始化CE 置低配置 CONFIG 為接收模式寫入接收地址打開接收通道 0設(shè)置工作頻率設(shè)置接收數(shù)據(jù)寬度寫入發(fā)射功率與數(shù)據(jù)傳輸率CE 置高判斷接收中斷讀接收數(shù)據(jù)是否開始LCD 界面初始化各傳感節(jié)點的溫度顯示各傳感節(jié)點的濕度顯示天津職業(yè)技術(shù)師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實驗結(jié)果 調(diào)試步驟 第一步： 設(shè)計硬件電路原理圖，并 完成 系統(tǒng) 硬件電路的焊接。 最終熟悉并掌握了各個元器件的性能原理，及設(shè)計的總體方案，得以完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。 void USART_Configuration(void)。 //清空計數(shù)值 } void IWDG_Configuration(void) { IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable)。 // 上電復(fù)位一次 /*以下函數(shù)為 NRF24L01 所用 */ RX_Mode(0)。 NRF24L01_CSN_low()。ctr++) { pBuf[ctr]=SPI_SendByte(0xFF)。 //等待發(fā)送完成 sta=NRF24L01_Read_Reg(STATUS)。 } if(staamp。//發(fā)送寄存器值 (位置 ),并讀取狀態(tài)值 for(ctr=0。 NRF24L01_CSN_low()。 } //以上判斷上限值 if(rx_buf[0]==0x31) { for(i=1。 RCC_Configuration()。//返回 ch } void delay_us(u32 dly) { u32 temp。//狀態(tài)標志 void Delay(u32 t)。 第七步： 將兩個從機和主機的程序全部燒寫到對應(yīng)的單片機中，進行整套 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送接收的聯(lián)調(diào)，并將從機一和從機二的數(shù)據(jù)在主機接收端的LCD12864 液晶上顯示出來。 圖 41 DHT11 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 首先 需要對 nRF24L01 進行初始化， 為了保證 nRF24L01 模塊的正常 通信 ，需要從兩個部分進行初始化的操作，一部分是對單片機的 IO 的設(shè)置，另一部分是對單片初始化 DHT 11應(yīng)答脈沖開始否是發(fā)出掃描命令發(fā)出 convert 命令延時等待溫濕度轉(zhuǎn)換完成應(yīng)答脈沖否是發(fā)出讀操作命令數(shù)據(jù)合并 ， 計算出十進制數(shù)據(jù)天津職業(yè)技術(shù)師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 16 機硬件 SPI 內(nèi)部寄存器的 初始化 配置。 蜂鳴語音報警模塊及模擬繼電器 LED 指示模塊 由于蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動期間，只需給蜂鳴器供上額定的電壓就能驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出響聲。 DHT11 實物如圖 32 所示。 兩個從機電路與主機電路有一定的差異，從機電路設(shè)計由五個電路模塊組成，分別包括：單片機主控模塊 、 溫濕度傳感檢測模塊 、 無線數(shù)據(jù)收發(fā)通訊模塊 、 模擬繼電器 LED 指示模塊以及電源驅(qū)動模塊 。電源 適配器 一般都具有 多種自我 保護功能，使用更加安全可靠。 圖 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng) 中功能 模塊 的選型 溫濕度檢測 模塊 的選型 方案一： 數(shù)字式溫度傳感器的選擇在目前很多工農(nóng)業(yè)場合很多 采用 DS18B20 作為系統(tǒng)的測溫元器件 ， 由于該測溫元件的輸出信號為數(shù)字信號，能很好 的與微控制器進行命令和數(shù)據(jù)的傳輸，并且該測溫元件的外圍電路要求簡單，穩(wěn)定性也相對不錯，能夠很大程度上簡化硬件電路的設(shè)計 ， 但其檢測范圍僅限于溫度測量，檢測功能單一，需要搭配濕度檢測器件才能滿足本設(shè)計要求，因此，該器件不適用于本系統(tǒng)的設(shè)計。目前，國內(nèi)外很多知名廠商都很重視無線射頻芯片技術(shù)研究，以及更好的應(yīng)用到射頻芯片的嵌入式系統(tǒng)中。在測量點相對分散且分布不均勻的情況下，如果采用個有線數(shù)據(jù)采集的方式往往需要高昂的工程。系統(tǒng)采用無線通信技術(shù)和無線溫濕度傳感器采集技術(shù)，利用無線數(shù)據(jù)的通信技術(shù)能夠在很大程度上降低空間布線所帶來的施工難度和施工成本。在當前的先進科技水平下，無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展，使得遠程無線溫濕度采集測量的方法，不僅測量精確，而且簡便易行。 目前無線射頻通信技術(shù)已經(jīng)在很多工業(yè)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中得到了廣泛的推廣和實際應(yīng)用，對施工成本和系統(tǒng)穩(wěn)定性都的到了很大的提高：例如無線數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)，遠程抄表系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場的無線數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，機器人控制等多種應(yīng)用場合。并且可以通過 SPI通訊協(xié)議進行模塊的驅(qū)動，編程方法簡單，穩(wěn)定性高。 經(jīng)過對本系統(tǒng)的功能分析 ， 因為 本系統(tǒng) 在整個工作過程中需要不斷地對數(shù)據(jù)通過SPI 接口發(fā)送和接收，對系統(tǒng)的運算速度有很高的 要 求， 并且還用到了很多內(nèi)部定時器及中斷資源，因此選用 STM32F103C8T6 單片機作為 系統(tǒng)的 控制 器 芯片。 在單片機系統(tǒng)的設(shè)計過程中，設(shè)計者都非常注重復(fù)位電路的設(shè)計，因為復(fù)位系 統(tǒng)是保證單片機系統(tǒng)在啟動之后能否正常工作的一個重要過程，如果復(fù)位電路設(shè)計的不合理，甚至不正確，那么系統(tǒng)就無法正常啟動，更無法運行后續(xù)的程序設(shè)計，導(dǎo)致整個系