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正文內(nèi)容

多點(diǎn)糧倉(cāng)溫濕度的無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(doc畢設(shè)論文)(編輯修改稿)

2024-07-24 13:39 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極管發(fā)射極電流IE=IB+IC (33)IC/IB (34)其中IB為基極電流,IC為集電極電流,IB較小,變化也較小,但會(huì)引起IC的較大變化,這就是三極管的放大原理,蜂鳴器驅(qū)動(dòng)也正是利用此原理。其工作情況是,當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)時(shí),給控制口低電平,則發(fā)光二極管被點(diǎn)亮,蜂鳴器響起。為了區(qū)分溫度超值還是濕度超值,所以需要兩個(gè)發(fā)光二極管來(lái)區(qū)分,若紅燈亮則溫度超值,綠燈亮濕度超值。根據(jù)以上情況,選擇三個(gè)I/O口作為控制口,用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。報(bào)警模塊的具體設(shè)計(jì)圖,如圖311所示。圖311 報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊,完成軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分,上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。分別介紹上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)思路和流程。 上位機(jī)的設(shè)計(jì) 上位機(jī)的設(shè)計(jì)思路當(dāng)需要1號(hào)下位機(jī)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送過(guò)來(lái)時(shí),就按下主機(jī)的KEY1鍵,單片機(jī)就發(fā)送命令給主機(jī)的無(wú)線(xiàn)模塊nRF905,通過(guò)下位機(jī)的無(wú)線(xiàn)模塊nRF905把命令發(fā)送給1號(hào)下位機(jī),然后將主機(jī)的無(wú)線(xiàn)模塊nRF905轉(zhuǎn)換成接收模式,一直檢測(cè)1號(hào)下位機(jī)是否發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái),若主機(jī)接收到數(shù)據(jù),就將數(shù)據(jù)與設(shè)定的范圍比較,如果超過(guò)范圍就啟動(dòng)警報(bào),并顯示傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)和1號(hào)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)號(hào),直到有鍵按下,判斷KEY1鍵還是KEY2鍵,重復(fù)以上步驟。不同的是,如果是KEY2鍵按下,主機(jī)是把命令發(fā)送給2號(hào)下位機(jī),并等待2號(hào)下位機(jī)返送溫濕度信息值。 上位機(jī)的設(shè)計(jì)流程上位機(jī)程序的流程圖,如圖41所示。圖41 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)流程圖上位機(jī)的具體執(zhí)行步驟如下:第一步:初始化上位機(jī)的無(wú)線(xiàn)模塊nRF905配置寄存器;第二步:利用while(1)語(yǔ)句進(jìn)入死循環(huán);第三步:判斷KEY1鍵是否按下,如果按下,等待按鍵松開(kāi),然后進(jìn)入第四步,如果KEY1鍵沒(méi)有按下,就判斷KEY2鍵是否按下,如果KEY2鍵被按下,等待KEY2鍵松開(kāi),就進(jìn)入第五步,若果KEY2鍵也沒(méi)按下,就重復(fù)第三步;第四步:發(fā)送命令給1號(hào)下位機(jī),發(fā)送完成后,等待1號(hào)下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī),通過(guò)DR引腳來(lái)判斷,如果接收到,則DR=1,否則就一直等待接收。DR=1以后,關(guān)閉芯片接受和發(fā)送的使能端,讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內(nèi),如果溫度超值則點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED1并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,如果濕度超值則點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管LED2并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,如果都沒(méi)有超值,則不驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊。然后點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED3,表明是1號(hào)下位機(jī)傳送來(lái)的信息。如果KEY1和KEY2都為1,則顯示1號(hào)下位機(jī)發(fā)送來(lái)的溫濕度信息值,如果KEY1=0,則重復(fù)第四步,如果KEY2=0,則第四步結(jié)束,進(jìn)入第五步。第五步:發(fā)送命令給2號(hào)下位機(jī),發(fā)送完成后,等待2號(hào)下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī),通過(guò)DR引腳來(lái)判斷,如果接收到,則DR=1,否則就一直等待接收。DR=1以后,關(guān)閉芯片接受和發(fā)送的使能端,讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內(nèi),如果溫度超值則點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED1并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,如果濕度超值則點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管LED2并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,如果都沒(méi)有超值,則不驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊。然后點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED4,表明是2號(hào)下位機(jī)傳送來(lái)的信息。如果KEY1和KEY2都為1,則顯示2號(hào)下位機(jī)發(fā)送來(lái)的溫濕度信息值,如果KEY2=0,則重復(fù)第五步,如果KEY1=0,則第五步結(jié)束,進(jìn)入第四步。 無(wú)線(xiàn)模塊軟件設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)模塊nRF905的工作方式NewMsgRF905一共有四種工作模式, 其中有兩種活動(dòng)RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 活動(dòng)模式 :ShockBurst RX 和ShockBurst TX。節(jié)電模式:掉電和SPI編程、STANDBY和 SPI編程。nRF905 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 的設(shè)置來(lái)設(shè)定,如表41所示。表41 工作模式的設(shè)置表PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI 編程10XStandby和SPI 編程110ShockBurst RX111ShockBurst TX該系統(tǒng)中只使用了ShockBurst RX 和ShockBurst TX模式,故只介紹這兩種工作模式的流程。ShockBurstTM收發(fā)模式下,使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū),數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿?,但高速發(fā)射,這樣可以盡量節(jié)能,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。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行,這種做法有三大好處:盡量節(jié)能;低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射);數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短,抗干擾性高。ShockBurstTM技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。在ShockBurstTM收發(fā)模式下,RF905自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí),自動(dòng)把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼,當(dāng)發(fā)送過(guò)程完成后,DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。具體的發(fā)送和接受流程如下。(1)、ShockBurst TX 發(fā)送流程:1). 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí),通過(guò)SPI接口,按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給RF905,SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定;2). 微控制器置高TRX_C 和TX_EN,激發(fā)RF905的ShockBurstTM發(fā)送模式;3). RF905的ShockBurstTM發(fā)送: A. 射頻寄存器自動(dòng)開(kāi)啟; B. 數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼); C. 發(fā)送數(shù)據(jù)包; D. 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高;4). AUTO_RETRAN被置高,RF905不斷重發(fā),直到TRX_CE被置低;5). 當(dāng)TRX_CE被置低,RF905發(fā)送過(guò)程完成,自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。ShockBurstTM工作模式保證,一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開(kāi)始,無(wú)論 TRX_EN和TX_EN引腳是高或低,發(fā)送過(guò)程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢,RF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。(2)、ShockBurst RX接收流程:1). 當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí),RF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式;2). 650us后,RF905不斷監(jiān)測(cè),等待接收數(shù)據(jù);3). 當(dāng)RF905檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí),載波檢測(cè)引腳被置高;4). 當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址,AM引腳被置高;5). 當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢,RF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位,然后把DR引腳置高;6). 微控制器把TRX_CE置低,nRF905進(jìn)入空閑模式;7). 微控制器通過(guò)SPI口,以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi);8). 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢,nRF905把 DR 引腳和 AM 引腳置低;9). nRF905此時(shí)可以進(jìn)入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí),TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變,RF905立即把其工作模式改變,數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到AM引腳的信號(hào)之后,其就知道RF905正在接收數(shù)據(jù)包,其可以決定是讓RF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。無(wú)線(xiàn)模塊nRF905的配置所有配置字都是通過(guò)SPI接口送給RF905。SIP接口的工作方式可通過(guò)SPI指令進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)RF905處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí),SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。(1)、SPI接口寄存器配置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(gè)寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息;射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息,如頻率和輸出功能等;發(fā)送地址寄存器包含接收機(jī)的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù);發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息,如字節(jié)數(shù)等;接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。(2)、SPI指令設(shè)置當(dāng)CSN為低時(shí), SPI接口開(kāi)始等待一條指令。任何一條新指令均由CSN的由高到低的轉(zhuǎn)換開(kāi)始。用于SPI接口的有用命令如表42所示。表42 SPI指令設(shè)置表SPI 串行接口指令設(shè)置指令名稱(chēng)指令格式操作W_CONFIG (WC)0000AAAA寫(xiě)配置寄存器AAAA 指出寫(xiě)操作的開(kāi)始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于A(yíng)AAA 指出的開(kāi)始地址R_CONFIG (RC)0001AAAA讀配置寄存器AAAA 指出讀操作的開(kāi)始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于A(yíng)AAA 指出的開(kāi)始地址W_TX_PAYLOAD(WTP)00100000寫(xiě)TX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)寫(xiě)操作全部從字節(jié)0 開(kāi)始R_TX_PAYLOAD(RTP)00100001讀TX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開(kāi)始W_TX_ADDRESS (WTA)00100010寫(xiě)TX 地址14 字節(jié)寫(xiě)操作全部從字節(jié)0 開(kāi)始R_TX_ADDRESS(RTA)00100011讀TX 地址14 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開(kāi)始R_RX_PAYLOAD(RRP)00100100讀RX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開(kāi)始CHANNEL_CONFIG (CC)1000pphccccccccc快速設(shè)置配置寄存器中CH_NO HFREQ_PLL 和PA_PWR 的專(zhuān)用命令CH_NO=ccccccccc HFREQ_PLL=h PA_PWR=pp(3)、SPI時(shí)序SPI時(shí)序包括讀時(shí)序和寫(xiě)時(shí)序,如圖42和圖43所示。圖42 SPI 讀操作圖43 SPI 寫(xiě)操作從圖中可看出,CSN在低電平是有效,CSK在下降沿時(shí)有效,具體命令的設(shè)置必須在CSN和CSK有效的情況下實(shí)施。(4)、配置寄存器說(shuō)明nRF905配置寄存器的具體說(shuō)明如表43所示。表43 nRF905配置信息說(shuō)明表參數(shù)位寬說(shuō)明CH_NO9同HFREQ_PLL 一起設(shè)置中心頻率默認(rèn)值=001101100b=180d FRF=+ CH_NOd/10 *(1+ HFREQ_PLLd)MHZHFREQ_ PLL1設(shè)置PLL 在433 或868/915MHZ 模式默認(rèn)值=0 0 器件工作在433MH頻段1 器件工作在868/915MHZ 頻段PA_PWR2輸出功率默認(rèn)值=00 00 10dBm 01 2dBm 10 +6dBm 11 +10dBm RX_RED_ PWR1 靈敏度降低默認(rèn)值=0 0 正常模式 1 低功耗模式AUTO_RETRAN1重發(fā)數(shù)據(jù)如果TX 寄存器的TRX_CE 和TX_EN 被設(shè)置為高默認(rèn)值=0 0不重發(fā)數(shù)據(jù)1 重發(fā)數(shù)據(jù)包RX_AWF3RX 地址寬度默認(rèn)值=100 001 1 字節(jié)RX 地址寬度 100 4 字節(jié)RX 地址寬度TX_AWF3TX 地址寬度默認(rèn)值=100 001 1 字節(jié)TX 地址寬度 100 4 字節(jié)TX地址寬度RX_PW6RX 接收有效數(shù)據(jù)寬度默認(rèn)值=100000 000001 1 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度000010 2 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度100000 32 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度TX_PW6TX 有效數(shù)據(jù)寬度默認(rèn)值=100000 000001 1 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬度 000010 2 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬度 100000 32 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬 RX_ ADDRESS32RX地址使用字節(jié)依賴(lài)于RX_AFW 默認(rèn)值=E7E7E7E7hUP_CLK_FREQ2輸出時(shí)鐘頻率默認(rèn)值=11 00 4MHZ 01 2MHZ 10 1MHZ 11 500KHZ UP_CLK_EN1輸出時(shí)鐘使能默認(rèn)值=1 0 沒(méi)有外部時(shí)鐘1 外部時(shí)鐘信號(hào)使能 XOF3晶體振蕩器頻率必須依據(jù)外部晶體的標(biāo)稱(chēng)頻率設(shè)置默認(rèn)值=100 000 4MHZ 001 8MHZ 010 12MHZ 011 16MHZ 100 20MHZCRC_EN1CRC 校驗(yàn)允許默認(rèn)值=1 0 不允許1 允許CRC_ MODE1CRC 模式默認(rèn)值=1 0 8 位CRC 校驗(yàn)位1 16 位CRC 校驗(yàn)位 (5)、配置寄存器內(nèi)容配置寄存器有十個(gè)字節(jié)需要設(shè)置,如表44所示。表44 十個(gè)字節(jié)的配置信息分析表字節(jié)號(hào)內(nèi)容位[7 0] MSB=BIT[7]初始化值0Bit[7 0]0110_11001Bit[7:6]沒(méi)用AUTO_RETRAN RX_RED_PWR PA_PWR[1:0] HFREQ_PLL CH_NO[8]0000_00002Bit[7] 沒(méi)用TX_AFW[2:0] Bit[3] 沒(méi)用 RX_AFW[2:0]0100_01003Bit[7:6]沒(méi)用RX_PWR[5:0]0010_00004Bit[7:6]沒(méi)用TX_PWR[5:00010_00005RX 地址0 字節(jié)E76RX 地址1 字節(jié)E77RX 地址2 字節(jié)E78RX 地址3 字節(jié)E79CRC_ 模式 CRC 校驗(yàn)允許X OF[2:0] UP_CLK_EN1110_0111具體每個(gè)字節(jié)的含義作如下的解釋?zhuān)鹤止?jié) 0: [7:0] CH_NO[7:0], 連同字節(jié) 1 的 CH_NO[8]和 HFREQ_PLL 控制 905 的載波頻段。參考設(shè)置: Ope
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