【文章內容簡介】 TC89C52RC發(fā)出信號控制模塊讀或寫的運作節(jié)拍6MOSI輸入信號STC89C52RC向模塊發(fā)送數(shù)據(jù)7MISO輸出信號模塊向STC89C52RC發(fā)送數(shù)據(jù)8IRQ輸出信號模塊產生中斷信號發(fā)送給STC89C52RC NRF24L01無線模塊直接與STC89C52RC連接。 NRF24L01無線模塊電路圖 顯示模塊 顯示屏的選擇顯示器可以選擇數(shù)碼管顯示或者液晶顯示[1112]。由于本系統(tǒng)同時多點測量溫濕度，所以要顯示多組數(shù)據(jù)。數(shù)碼管顯示雖然能夠實現(xiàn)多組溫濕度數(shù)據(jù)同時顯示，但是這種顯示方式不能夠顯示字符而且占據(jù)較多的單片機I/O口，導致電路連接復雜，焊接困難甚至出現(xiàn)接收機單片機I/O口不夠用的情況。LCD1602液晶顯示也是一種常用的顯示方式。LCD1602顯示內容十分豐富，能夠顯示字母，符號和數(shù)字等192種字符，且可同時顯示16x2個字符，滿足了本系統(tǒng)對于多組數(shù)據(jù)同時顯示的要求。顯示屏共有16個引腳，節(jié)省了單片機的大量I/O口，且電路連接簡單，容易焊接。此種顯示方式響應也較快，亮度可調，成本低，是顯示終端的最佳選擇。考慮到以上情況，本系統(tǒng)顯示終端選擇LCD1602液晶進行溫濕度顯示。 LCD1602實物圖 接收機收到溫濕度數(shù)據(jù)后，利用LCD1602顯示兩個監(jiān)測點AA2的溫濕度信息。LCD1602液晶顯示芯片采用標準的16腳接口,。 LCD1602各個引腳的說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)I/O2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)I/O3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)I/O5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)I/O6E使能信號14D7數(shù)據(jù)I/O7D0數(shù)據(jù)I/O15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)I/O16BLK背光源負極 。 LCD1602模塊電路圖4 軟件設計 系統(tǒng)總體軟件設計本系統(tǒng)由兩個發(fā)射機AA2與一個接收機B組成，可以設計出發(fā)射機的總體程序流程圖和接收機的總體程序流程圖。發(fā)射機程序主要是溫濕度采集處理程序，NRF24L01發(fā)送程序。接收機主要是數(shù)據(jù)接收程序，液晶顯示程序。 發(fā)射機的總體軟件設計發(fā)送部分的總體設計思路為：初始化溫度傳感器DHT11；傳感器測得溫濕度；把溫濕度值寫入待發(fā)射數(shù)據(jù)；初始化NRF24L01無線模塊。將溫濕度發(fā)送給接收機， 發(fā)射機程序流程圖 接收機的總體軟件設計接收部分的總體設計思路是：初始化nRF24L01無線模塊和LCD1602顯示模塊；接收溫濕度數(shù)據(jù)；在LCD1602上分組顯示。 接收機程序流程圖 溫濕度采集模塊軟件設計 發(fā)射機利用DHT11進行溫濕度采集，DATA引腳連接于STC89C52RC的P17口以進行數(shù)據(jù)傳輸。NRF24L01通過DATA總線發(fā)送出的溫濕度數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,共40bit。數(shù)據(jù)格式為：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和[1314]。本系統(tǒng)DHT11的工作流程如下：開機后，DHT11處于低功耗模式，當它檢測到STC89C52RC發(fā)送出的開始信號后，其轉換到高速模式，開始進行溫濕度采集，并以以上所說的數(shù)據(jù)格式發(fā)送至STC89C52RC，然后進入低速模式。單片機可以選擇讀取溫濕度數(shù)據(jù)。DATA總線空閑狀態(tài)為高電平，DHT11接收到的開始信號必須是大于18ms的低電平，否則，DHT11便無法視其為開始信號。開始信號結束后，DHT11會發(fā)送80us的低電平響應信號。STC89C52RC發(fā)送開始信號后，需要等待2040us，然后讀取DHT11回饋的低電平響應信號。若讀取總線為低電平,則說明DHT11收到了開始信號。DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短決定了數(shù)據(jù)位是0還是1。當最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線再次進入空閑狀態(tài)。 根據(jù)DHT11與單片機的數(shù)據(jù)通信時序，可以設計出溫濕度采集處理的程序流程圖。 溫濕度采集程序流程圖 無線傳輸模塊軟件設計發(fā)射機含有數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，接收機含有數(shù)據(jù)接收模塊，兩種模塊都采用NRF24L01。所以在進行無線數(shù)據(jù)通信時，需要把發(fā)射機的NRF24L01配置為發(fā)射模式，把接收機的NRF24L01配置為接收模式。 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊軟件設計發(fā)射機的STC89C52RC獲得溫濕度數(shù)據(jù)后，需要通過NRF24L01進行數(shù)據(jù)發(fā)送。NRF24L01數(shù)據(jù)的發(fā)送過程為1. 當STC89C52RC有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過SPI接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給NRF24L01。SPI接口的速率可以通過軟件配置。2．微控制器通過置高CE，激發(fā)NRF24L01的ShockBurstTM的發(fā)送模式。自動開啟射頻寄存器，打包數(shù)據(jù)(加字頭和CRC校驗碼)，發(fā)送數(shù)據(jù)包[15]。，NRF24L01不斷重發(fā)，直到CE被置低。，NRF24L01發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。，一旦開始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送過程都會被處理完。只有發(fā)送完前一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，NRF24L01才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。 由此，發(fā)送模塊的程序設計思路如下，從而使NRF24L01置于待機模式,對其進行寄存器配置。 ，其按時序通過SPI總線把接收節(jié)點地址(TX_ADDR)和有效數(shù)據(jù)(TX_PLD)寫入NRF24L01相應寄存器中。發(fā)送端發(fā)送完數(shù)據(jù)后，將通道0設置為接收模式來接收應答信號，其接收地址(RX_ADDR_P0)與接收端地(TX_ADDR)相同；，激發(fā)NRF24L01的ShockBurstTM發(fā)送模式，CE高電平持續(xù)時間最小為10μs。 ShockBurstTM發(fā)送模式：無線系統(tǒng)上電，射頻寄存器自動開啟。數(shù)據(jù)打包。發(fā)送數(shù)據(jù)包。，CE被置低，自動進入空閑模式 發(fā)送模塊程序流程圖 數(shù)據(jù)接收模塊軟件設計接收機要想顯示溫濕度，就必須要通過NRF24L01接收兩個發(fā)射機發(fā)送的溫濕度數(shù)據(jù)。NRF24L01數(shù)據(jù)的接收過程為、PRIM_RX、CE全部為高電平時，NRF24L01進入ShockBurstTM接收模式；2. NRF24L01不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)，當檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高；，地址匹配引腳被置高；，NRF24L01自動移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把數(shù)據(jù)準備好引腳置高；，NRF24L01進入待機模式；，以一定的速率把數(shù)據(jù)傳送到STC89C52RC內；，NRF24L01進入待機模式。由此，接收模塊的程序設計思路如下 ，從而使NRF24L01置于待機模式,對其進行寄存器配置。 、PRIM_RX、CE三個引腳置高電平，使NRF24L01進入ShockBurstTM接收模式；,接收到有效的數(shù)據(jù)包后(地址匹配、CRC校驗正確)，將數(shù)據(jù)存儲在RX_FIFO寄存器中，并發(fā)送確認信號；，使nRF24L01進入待機模式；。 接收模塊程序流程圖 顯示模塊軟件設計 顯示模塊軟件設計相對簡單，首先將LCD1602初始化，～。若LCD1602正確接收到數(shù)據(jù)信息，則顯示收到的溫濕度數(shù)據(jù)。，重新開始讀取下一個時間段溫濕度數(shù)據(jù)，進入循環(huán)。若LCD1602讀取數(shù)據(jù)錯誤，則直接返回，重新讀取。 LCD1602顯示模塊程序流程圖5系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試系統(tǒng)的兩個發(fā)射機A1,A2的原理圖相同， 根據(jù)原理圖進行焊接后，發(fā)射機A 發(fā)射機AA2實物圖 接收機B實物圖整個系統(tǒng)的電路焊接完成后，開始進行整個系統(tǒng)的調試。在整個調試的過程中主要使用KELL vision4軟件和stcisp軟件。首先對程序進行設計以及編譯。程序的編譯是一個很重要的過程，他是這整個系統(tǒng)關鍵。在編寫代碼的過程中，通過設計的流程圖，按照自己的思路進行定義以及調用函數(shù)，編譯調試可以讓我們清楚地認識到函數(shù)的調用順序以及函數(shù)的調用情況。并且我們可以通過調試發(fā)現(xiàn)其中的錯誤，并通過調試改正過來。通過不斷地對代碼進行調試，從而將設計完美的實現(xiàn)。程序編譯完成后利用stcisp軟件把三個程序分別燒錄進發(fā)射機AA