【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Spi TRX_CE=1。 // 將905置于發(fā)送狀態(tài)，進(jìn)行發(fā)送 Delay905(1)。 // TRX_CE=0。 // 進(jìn)入 ShockBurst 發(fā)送模式后 }void RxPacket(void) //定義接收程序{ uchar i。 TRX_CE=0。 // 設(shè)置 905 進(jìn)入空閑模式 CSN=0。 SpiWrite(RRP)。 //準(zhǔn)備讀取接收到的數(shù)據(jù) for (i=0。i32。i++) { RxBuf[i]=SpiRead()。 } CSN=1。 // 停止spi while(DR||AM)。 //等待接收完畢 TRX_CE=1。 } void SetTxMode(void) //定義設(shè)置為TX模式的程序{ TX_EN=1。 TRX_CE=0。 Delay905(1)。 // 延時(shí)需要大于650us}void SetRxMode(void) { TX_EN=0。 TRX_CE=1。 Delay905(1)。 } OLED顯示程序OLED顯示程序需要先對(duì)OLED屏幕進(jìn)行初始化。需要建立字庫。在使用OLED顯示程序時(shí)，需要先對(duì)顯示位置進(jìn)行設(shè)置，其次根據(jù)對(duì)應(yīng)的字庫顯示字符。顯示程序較多，將在附錄完全呈現(xiàn)。這里我們?nèi)∽址娘@示函數(shù)和數(shù)字顯示函數(shù)進(jìn)行解析：void LCD_P6x8Str(unsigned char x, y,unsigned char ch[]) {unsigned char c=0,i=0,j=0。 while (ch[j]!=39。\039。){ c =ch[j]32。if(x126){x=0。y++。} //換行LCD_Set_Pos(x,y)。 //設(shè)置屏幕上的位置for(i=0。i6。i++) //顯示6*8一組標(biāo)準(zhǔn)ASCII字符串LCD_WrDat(F6x8[c][i])。 x+=6。j++。}}void Dis_Num(unsigned char x, unsigned char y, unsigned int num,unsigned char N) //數(shù)字顯示函數(shù){ unsigned char j=0。 unsigned char n[6]={0}。 //這里設(shè)置了數(shù)字位數(shù)最多為6位 n[0]=(shu/10000)%10。 //取出每一位數(shù)字 n[1]=(shu/1000)%10。 n[2]=(shu/100)%10。 n[3]=(shu/10)%10。 n[4]=shu%10。 n[6]=39。\039。 for(j=0。j5。j++) n[j]=n[j]+16+32。 LCD_P8x16Str(x,y,amp。n[5N])。 //從ACSII碼表中讀取字節(jié)，然后寫入液晶報(bào)警程序是將接收到的溫濕度數(shù)據(jù)和甲烷濃度數(shù)據(jù)與設(shè)定的安全值進(jìn)行比較。當(dāng)超出安全值范圍時(shí)，蜂鳴器報(bào)警且相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)出光線。鍵盤控制程序是通過四個(gè)按鍵，控制屏幕顯示切換，并且調(diào)整各個(gè)指標(biāo)安全值的上下限。按鍵說明。設(shè)置鍵用于進(jìn)入設(shè)置界面； UP鍵用于上調(diào)指標(biāo)； DOWN鍵用于下降指標(biāo)； CHOICE鍵用于切換上下限指標(biāo)。相關(guān)程序解析：void beep_LED (void) //定義聲光報(bào)警程序 { LED1=0。 //初始化溫度報(bào)警燈 LED2=0。 //初始化濕度報(bào)警燈 LED3=0。 //初始化甲烷濃度報(bào)警燈 Fengmingqi=1。 //低電平觸發(fā)//以下為將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 if((RxBuf[0]Tmax)||(RxBuf[0]Tmin)){LED1=1。beep=0。Delay(50)。} if((RxBuf[2]Hmax)||(RxBuf[2]Hmin)){LED2=1。beep=0。Delay(50)。} if((RxBuf[4]*40Cmax*100)||(RxBuf[4]*40Cmin*100)){LED3=1。beep=0。Delay(50)。} }void set(void) //定義鍵盤控制程序{ if(key1==0) //SET按鍵按下 { Delay_10us()。 //延時(shí)消抖 if(key1==0) { while(!key1)。 flag2=flag2+1。 //flag2為0時(shí)顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，為1，2，3時(shí)設(shè)置安全值 flag2=flag2%4。 //控制值只能為0，1，2，3 } } if(flag2==0) //顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) { display()。 } //display是監(jiān)控顯示程序if(flag2==1) //溫度值設(shè)定 { //這里忽略了設(shè)定溫度值的顯示程序 if(key4==0) //CHOICE鍵被按下 { Delay_10us()。 //延時(shí)消抖 if(key4==0) { while(!key4)。 flag3=flag3+1。 //flag3為0時(shí)設(shè)置上限，為1時(shí)設(shè)置下 flag3=flag3%2。 //flag= 0或1 } }if(flag3==0) //設(shè)置上限 { if(key2==0) //UP鍵被按下 { Delay_10us()。 if(key2==0) { while(!key2)。 Tmax=Tmax+5。 //溫度上限增加5 } } if(key3==0) //DOWN鍵被按下 { Delay_10us()。 if(key3==0) { while(!key3)。 Tmax=Tmax5。 //溫度上限減少5 } } } //后面忽略溫度下限以及濕度，甲烷濃度的設(shè)置程序硬件分為采集、中繼、控制三個(gè)獨(dú)立的部分。包含采集模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、最小系統(tǒng)模塊、顯示模塊、無線模塊，報(bào)警模塊，鍵盤控制和電源模塊。采集模塊使用DHT21和MQ4傳感器。下圖為采集模塊電路原理圖。 采集模塊電路原理圖DHT21模塊擁有三個(gè)外部管腳，分別接5V直流電源，接地以及數(shù)據(jù)口。DHT21的硬件連接非常簡(jiǎn)單，調(diào)試過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)在于DHT21程序中需要精確的30us延時(shí)，誤差不能超過2us，延時(shí)不精確或者不正確，將出現(xiàn)主程序不能完整運(yùn)行一遍的情況發(fā)生，表現(xiàn)性狀是屏幕無顯示。 DHT21模塊MQ4氣體傳感器模塊擁有四個(gè)外部引腳，分別接5V直流電源，接地，TTL輸出以及模擬信號(hào)輸出。該模塊內(nèi)置了比較器，可以通過調(diào)節(jié)MQ4模塊上的滑動(dòng)變阻器來改變預(yù)設(shè)比較值。如果超過設(shè)定的安全值時(shí)，TTL輸出管腳會(huì)輸出高電平。本設(shè)計(jì)中并未使用該功能，本設(shè)計(jì)將MQ4的模擬信號(hào)輸出管腳接入A/D轉(zhuǎn)換電路。 MQ4模塊正在工作中值得注意的是，DHT21模塊需要預(yù)熱1秒左右，MQ4模塊需要預(yù)熱30秒左右。在預(yù)熱過程中，避免向傳感器發(fā)送信號(hào)，否則會(huì)造成讀到數(shù)據(jù)不精確的現(xiàn)象發(fā)生。本設(shè)計(jì)中為避免此類情況，在采集系統(tǒng)中設(shè)置了30秒的開機(jī)預(yù)熱時(shí)間。在下文“結(jié)果展示”欄目中呈現(xiàn)。 A/D轉(zhuǎn)換模塊ADC0809芯片具有8通道28個(gè)外部引腳。能將0~5V的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字信號(hào)。本設(shè)計(jì)中MQ4信號(hào)輸入IN0，D0~D7連接單片機(jī)的P3口。其余五個(gè)信號(hào)管腳分別接入單片機(jī)I/O口。 ADC0809電路原理圖調(diào)試過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)在于CLK引腳需要輸入5KHz的正脈沖信號(hào)。每一次脈沖完成一次轉(zhuǎn)換。出入的脈沖信號(hào)不正確或者頻率過低會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換過程緩慢的情況，表現(xiàn)性狀為甲烷濃度變化遲緩，反應(yīng)不靈敏。 ADC0809與單片機(jī)連接單片機(jī)通過接入18和19引腳的12M晶振起振工作。通過接入9引腳的復(fù)位電路置高電平來實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 OLED顯示模塊OLED屏有6個(gè)外接引腳，除外接電源和地之外，省下四個(gè)引腳與單片機(jī)連接通訊。本設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中OLED屏幕顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和無線發(fā)送狀態(tài)；中繼系統(tǒng)中顯示接收并發(fā)送的數(shù)據(jù)和無線狀態(tài)；控制系統(tǒng)中顯示接收到的數(shù)據(jù)、接收狀態(tài)以及安全值設(shè)置界面。（右上角R表示接收狀態(tài)，S表示發(fā)送狀態(tài)） OLED顯示模塊NRF905模塊具有14個(gè)外部引腳。其中10個(gè)引腳與單片機(jī)相連通訊（）。本系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試，在不使用中繼系統(tǒng)的情況下，兩塊905芯片之間的通訊時(shí)間極短可以忽略不計(jì)。在使用中繼系統(tǒng)的情況下，由于中繼系統(tǒng)的程序需要運(yùn)行時(shí)間，大約有2000ms的左右的延時(shí)。 NRF905模塊在調(diào)試過程中遇到過以下幾個(gè)問題：（1）整個(gè)電路系統(tǒng)都是由5V直流電源供電。（2）在NRF905配置過程中，載波頻率FRF=+ CH_NOd/10 *(1+ HFREQ_PLLd)MHZ。需要準(zhǔn)確配置。NRF905可以設(shè)置工作在430Mhz~930Mhz左右。但模塊硬件只適應(yīng)與430Mhz左右，不適應(yīng)的參數(shù)會(huì)影響到通訊的距離。報(bào)警模塊采用PNP三極管8055放大電流驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。當(dāng)指標(biāo)超限時(shí)單片機(jī)會(huì)給出報(bào)警信號(hào)，由三極管放大后，蜂鳴器報(bào)警。三個(gè)發(fā)光二極管分別串聯(lián)電阻連接單片機(jī)。鍵盤控制是由4個(gè)按鍵控制溫度報(bào)警上下限、濕度報(bào)警上下限以及甲烷濃度報(bào)警上下限。 報(bào)警電路原理圖 鍵控電路原理圖 報(bào)警模塊和鍵盤控制模塊如圖，發(fā)光二極管從上到下分別為溫度報(bào)警、濕度報(bào)警、甲烷濃度報(bào)警。任何指標(biāo)超限蜂鳴器都會(huì)報(bào)警。設(shè)計(jì)三塊電路板主體均以5V直流電源供電。采用220V轉(zhuǎn)5V電源適配器，其中內(nèi)置5V穩(wěn)壓電路。 電源模塊原理圖 5V電源適配器 設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果。能實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示空氣溫度、濕度、甲烷濃度。無線傳輸距離良好，穿透性能強(qiáng)。操作便捷簡(jiǎn)單。以下是實(shí)現(xiàn)結(jié)果的實(shí)物展示圖。 整體系統(tǒng)運(yùn)行圖，分別為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（左），中繼系統(tǒng)（右上），控制系統(tǒng)（右下） 控制系統(tǒng)中對(duì)安全值進(jìn)行設(shè)定 監(jiān)控系統(tǒng)正在工作5. 總結(jié)利用51單片機(jī)作為核心控制器件的礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井下空氣溫度，空氣濕度以及甲烷濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警。進(jìn)一步加強(qiáng)了礦井安全生產(chǎn)的可操作性。系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、中繼系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成，包含采集模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，OLED顯示模塊，無線模塊，報(bào)警模塊，鍵盤控制模塊等共八個(gè)模塊。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集并轉(zhuǎn)化采集到的信號(hào)，通過無線中繼系統(tǒng)接繼信號(hào)，控制系統(tǒng)接收信息并和通過鍵盤控制模塊設(shè)定的安全值進(jìn)行比較，如果超出安全值范圍，通過報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。系統(tǒng)完全達(dá)到任務(wù)書的要求，通過無線傳輸并能隨時(shí)設(shè)定安全值范圍。無線中繼的使用極大增強(qiáng)的該系統(tǒng)的使用性和適用性。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔美觀。設(shè)計(jì)系統(tǒng)也仍有一定的不足之處，有待后續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)：(1) 使用無線中繼系統(tǒng)有2000ms的延時(shí)，使用過多的中繼會(huì)讓延時(shí)更長。有待改進(jìn)，以增強(qiáng)實(shí)時(shí)性。(2) 使用中繼系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)和中繼系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)沒能夠區(qū)分開來。近距離下存在相互之間的影響。(3) 鍵盤控制模塊反應(yīng)不靈活，鍵控程序?qū)懙牟粔蚓?jiǎn)，不夠快。(4) 甲烷檢測(cè)的上限是10000ppm，對(duì)應(yīng)人體有害安全限度。而甲烷的爆炸極限是35000ppm~150000ppm。這四點(diǎn)需要在以后的學(xué)習(xí)過程中繼續(xù)探究和改進(jìn)。目前由于時(shí)間關(guān)系和技術(shù)水平層次不夠的緣故，對(duì)一和二的問題暫時(shí)無法處理。對(duì)于問題三，將在接下來的時(shí)間繼續(xù)完善。問題四局限于傳感器，需要在之后尋找更加適合、優(yōu)良的傳感器使用。當(dāng)然，以上四點(diǎn)就目前來看，并不影響該設(shè)計(jì)的主體功能。在設(shè)計(jì)的制作過程中，也同樣遇到了很多其他問題，經(jīng)過查閱資料和一次次的完善，最終解決。簡(jiǎn)單羅列一些主要問題：(1) DHT21的模塊需要精確延時(shí)30