【文章內容簡介】 Spi TRX_CE=1。 // 將905置于發(fā)送狀態(tài)，進行發(fā)送 Delay905(1)。 // TRX_CE=0。 // 進入 ShockBurst 發(fā)送模式后 }void RxPacket(void) //定義接收程序{ uchar i。 TRX_CE=0。 // 設置 905 進入空閑模式 CSN=0。 SpiWrite(RRP)。 //準備讀取接收到的數據 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) //定義設置為TX模式的程序{ TX_EN=1。 TRX_CE=0。 Delay905(1)。 // 延時需要大于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OLED屏幕進行初始化。需要建立字庫。在使用OLED顯示程序時，需要先對顯示位置進行設置，其次根據對應的字庫顯示字符。顯示程序較多，將在附錄完全呈現(xiàn)。這里我們取字符串的顯示函數和數字顯示函數進行解析：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)。 //設置屏幕上的位置for(i=0。i6。i++) //顯示6*8一組標準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) //數字顯示函數{ unsigned char j=0。 unsigned char n[6]={0}。 //這里設置了數字位數最多為6位 n[0]=(shu/10000)%10。 //取出每一位數字 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)，然后寫入液晶報警程序是將接收到的溫濕度數據和甲烷濃度數據與設定的安全值進行比較。當超出安全值范圍時，蜂鳴器報警且相應的發(fā)光二極管發(fā)出光線。鍵盤控制程序是通過四個按鍵，控制屏幕顯示切換，并且調整各個指標安全值的上下限。按鍵說明。設置鍵用于進入設置界面； UP鍵用于上調指標； DOWN鍵用于下降指標； CHOICE鍵用于切換上下限指標。相關程序解析：void beep_LED (void) //定義聲光報警程序 { LED1=0。 //初始化溫度報警燈 LED2=0。 //初始化濕度報警燈 LED3=0。 //初始化甲烷濃度報警燈 Fengmingqi=1。 //低電平觸發(fā)//以下為將接收到的數據進行比較 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()。 //延時消抖 if(key1==0) { while(!key1)。 flag2=flag2+1。 //flag2為0時顯示監(jiān)控數據，為1，2，3時設置安全值 flag2=flag2%4。 //控制值只能為0，1，2，3 } } if(flag2==0) //顯示監(jiān)控數據 { display()。 } //display是監(jiān)控顯示程序if(flag2==1) //溫度值設定 { //這里忽略了設定溫度值的顯示程序 if(key4==0) //CHOICE鍵被按下 { Delay_10us()。 //延時消抖 if(key4==0) { while(!key4)。 flag3=flag3+1。 //flag3為0時設置上限，為1時設置下 flag3=flag3%2。 //flag= 0或1 } }if(flag3==0) //設置上限 { 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，甲烷濃度的設置程序硬件分為采集、中繼、控制三個獨立的部分。包含采集模塊、模擬/數字轉換模塊、最小系統(tǒng)模塊、顯示模塊、無線模塊，報警模塊，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模塊擁有三個外部管腳，分別接5V直流電源，接地以及數據口。DHT21的硬件連接非常簡單，調試過程中出現(xiàn)的難點在于DHT21程序中需要精確的30us延時，誤差不能超過2us，延時不精確或者不正確，將出現(xiàn)主程序不能完整運行一遍的情況發(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外部引腳，分別接5V直流電源，接地，TTL輸出以及模擬信號輸出。該模塊內置了比較器，可以通過調節(jié)MQ4模塊上的滑動變阻器來改變預設比較值。如果超過設定的安全值時，TTL輸出管腳會輸出高電平。本設計中并未使用該功能，本設計將MQ4的模擬信號輸出管腳接入A/D轉換電路。 MQ4模塊正在工作中值得注意的是，DHT21模塊需要預熱1秒左右，MQ4模塊需要預熱30秒左右。在預熱過程中，避免向傳感器發(fā)送信號，否則會造成讀到數據不精確的現(xiàn)象發(fā)生。本設計中為避免此類情況，在采集系統(tǒng)中設置了30秒的開機預熱時間。在下文“結果展示”欄目中呈現(xiàn)。 A/D轉換模塊ADC0809芯片具有8通道28個外部引腳。能將0~5V的模擬信號轉換為8位數字信號。本設計中MQ4信號輸入IN0，D0~D7連接單片機的P3口。其余五個信號管腳分別接入單片機I/O口。 ADC0809電路原理圖調試過程中出現(xiàn)的難點在于CLK引腳需要輸入5KHz的正脈沖信號。每一次脈沖完成一次轉換。出入的脈沖信號不正確或者頻率過低會出現(xiàn)轉換過程緩慢的情況，表現(xiàn)性狀為甲烷濃度變化遲緩，反應不靈敏。 ADC0809與單片機連接單片機通過接入18和19引腳的12M晶振起振工作。通過接入9引腳的復位電路置高電平來實現(xiàn)復位功能。 單片機最小系統(tǒng)原理圖 OLED顯示模塊OLED屏有6個外接引腳，除外接電源和地之外，省下四個引腳與單片機連接通訊。本設計的監(jiān)控系統(tǒng)中OLED屏幕顯示監(jiān)控數據和無線發(fā)送狀態(tài)；中繼系統(tǒng)中顯示接收并發(fā)送的數據和無線狀態(tài)；控制系統(tǒng)中顯示接收到的數據、接收狀態(tài)以及安全值設置界面。（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個外部引腳。其中10個引腳與單片機相連通訊（）。本系統(tǒng)經過測試，在不使用中繼系統(tǒng)的情況下，兩塊905芯片之間的通訊時間極短可以忽略不計。在使用中繼系統(tǒng)的情況下，由于中繼系統(tǒng)的程序需要運行時間，大約有2000ms的左右的延時。 NRF905模塊在調試過程中遇到過以下幾個問題：（1）整個電路系統(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。需要準確配置。NRF905可以設置工作在430Mhz~930Mhz左右。但模塊硬件只適應與430Mhz左右，不適應的參數會影響到通訊的距離。報警模塊采用PNP三極管8055放大電流驅動蜂鳴器工作。當指標超限時單片機會給出報警信號，由三極管放大后，蜂鳴器報警。三個發(fā)光二極管分別串聯(lián)電阻連接單片機。鍵盤控制是由4個按鍵控制溫度報警上下限、濕度報警上下限以及甲烷濃度報警上下限。 報警電路原理圖 鍵控電路原理圖 報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警、濕度報警、甲烷濃度報警。任何指標超限蜂鳴器都會報警。設計三塊電路板主體均以5V直流電源供電。采用220V轉5V電源適配器，其中內置5V穩(wěn)壓電路。 電源模塊原理圖 5V電源適配器 設計最終實現(xiàn)結果。能實時測量和顯示空氣溫度、濕度、甲烷濃度。無線傳輸距離良好，穿透性能強。操作便捷簡單。以下是實現(xiàn)結果的實物展示圖。 整體系統(tǒng)運行圖，分別為監(jiān)測系統(tǒng)（左），中繼系統(tǒng)（右上），控制系統(tǒng)（右下） 控制系統(tǒng)中對安全值進行設定 監(jiān)控系統(tǒng)正在工作5. 總結利用51單片機作為核心控制器件的礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對礦井下空氣溫度，空氣濕度以及甲烷濃度的實時監(jiān)控與報警。進一步加強了礦井安全生產的可操作性。系統(tǒng)主要由監(jiān)測系統(tǒng)、中繼系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成，包含采集模塊，模數轉換模塊，OLED顯示模塊，無線模塊，報警模塊，鍵盤控制模塊等共八個模塊。監(jiān)測系統(tǒng)采集并轉化采集到的信號，通過無線中繼系統(tǒng)接繼信號，控制系統(tǒng)接收信息并和通過鍵盤控制模塊設定的安全值進行比較，如果超出安全值范圍，通過報警模塊進行聲光報警。系統(tǒng)完全達到任務書的要求，通過無線傳輸并能隨時設定安全值范圍。無線中繼的使用極大增強的該系統(tǒng)的使用性和適用性。整個系統(tǒng)簡潔美觀。設計系統(tǒng)也仍有一定的不足之處，有待后續(xù)優(yōu)化和改進：(1) 使用無線中繼系統(tǒng)有2000ms的延時，使用過多的中繼會讓延時更長。有待改進，以增強實時性。(2) 使用中繼系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)射的信號和中繼系統(tǒng)發(fā)射的信號沒能夠區(qū)分開來。近距離下存在相互之間的影響。(3) 鍵盤控制模塊反應不靈活，鍵控程序寫的不夠精簡，不夠快。(4) 甲烷檢測的上限是10000ppm，對應人體有害安全限度。而甲烷的爆炸極限是35000ppm~150000ppm。這四點需要在以后的學習過程中繼續(xù)探究和改進。目前由于時間關系和技術水平層次不夠的緣故，對一和二的問題暫時無法處理。對于問題三，將在接下來的時間繼續(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。當然，以上四點就目前來看，并不影響該設計的主體功能。在設計的制作過程中，也同樣遇到了很多其他問題，經過查閱資料和一次次的完善，最終解決。簡單羅列一些主要問題：(1) DHT21的模塊需要精確延時30