基于無(wú)線(xiàn)傳感器的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 20:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Hz。硬件連接如圖3所示。 軟件設(shè)計(jì) 圖5SHT11濕度測(cè)試時(shí)序圖 SHT11濕度測(cè)試時(shí)序如圖5所示。其中，陰影部分為SHT11控制總線(xiàn)。主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令，隨后發(fā)出一個(gè)后續(xù)8位命令碼，該命令碼包含3個(gè)地址位(芯片設(shè)定地址為000)和5個(gè)命令位；發(fā)送完該命令碼，將DATA總線(xiàn)設(shè)為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應(yīng)；SHT11接收到上述地址和命令碼后，在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，將DATA下拉為低電平作為從機(jī)的ACK；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后，從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線(xiàn)；釋放總線(xiàn)后，從機(jī)開(kāi)始測(cè)量當(dāng)前濕度，測(cè)量結(jié)束后，再次將DATA總線(xiàn)拉為低電平；主機(jī)檢測(cè)到DATA總線(xiàn)被拉低后，得知濕度測(cè)量已經(jīng)結(jié)束，給出SCK時(shí)鐘信號(hào)；從機(jī)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù)；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿，主機(jī)將DATA總線(xiàn)拉低作為ACK信號(hào)。然后釋放總線(xiàn)DATA；在隨后8個(gè)SCK周期下降沿，從機(jī)發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù)；接下來(lái)的SCK下降沿，主機(jī)再次將DATA總線(xiàn)拉低作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號(hào)；最后8個(gè)SCK下降沿從機(jī)發(fā)出CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，主機(jī)不予應(yīng)答(NACK)則表示測(cè)量結(jié)束。由于微處理器通過(guò)二線(xiàn)串行數(shù)字接口訪問(wèn)濕度傳感器SHT11，而訪問(wèn)協(xié)議是芯片生產(chǎn)商白定義的，所以需要用通用I／O口模擬該通信協(xié)議。我們選用Atmel公司的微處理器ATmega128。通過(guò)對(duì)I／O口寄存器的編程，該處理器的I／O口可以根據(jù)需要設(shè)置成輸入、輸出、高阻等狀態(tài)。這為模擬該通信協(xié)議提供了條件。在軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程巾，通過(guò)宏定義來(lái)實(shí)現(xiàn)I／O口狀態(tài)的改變。 光照傳感器TSL25611TSL2561簡(jiǎn)介T(mén)SL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。該芯片可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)顯示屏的監(jiān)控，目的是在多變的光照條件下，使得顯示屏提供最好的顯示亮度并盡可能降低電源功耗；還能夠用于街道光照控制、安全照明等眾多場(chǎng)合。該芯片的主要特點(diǎn)如下：◇ 可編程配置許可的光強(qiáng)度上下閾值，當(dāng)實(shí)際光照度超過(guò)該閾值時(shí)給出中斷信號(hào)；◇ 數(shù)字輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的SMBus(TSL2560)和I2C(TSL2561)總線(xiàn)協(xié)議；◇ 模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間可編程控制；◇ mm mm超小封裝，在低功耗模式下， mW；◇ 自動(dòng)抑制50 Hz/60 Hz的光照波動(dòng)。2TSL256x的引腳功能 TSL256x有2種封裝形式： 6LEAD CHIPSCALE和6LEAD TMB。封裝形式不同，相應(yīng)的光照度計(jì)算公式也不同。圖1為這兩種封裝形式的引腳分布圖。 圖1TSL256x封裝各引腳的功能如下：腳1和腳3： 分別是電源引腳和信號(hào)地?！Ｄ_2： 器件訪問(wèn)地址選擇引腳。由于該引腳電平不同，該器件有3個(gè)不同的訪問(wèn)地址。訪問(wèn)地址和電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所列。表1器件訪問(wèn)地址和引腳2電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系腳4和腳6： I2C或SMBus總線(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。腳5： 中斷信號(hào)輸出引腳。當(dāng)光強(qiáng)度超過(guò)用戶(hù)編程配置的上或下閾值時(shí)，器件會(huì)輸出一個(gè)中斷信號(hào)。3TSL256x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 TSL256x是第二代周?chē)h(huán)境光強(qiáng)度傳感器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。通道0和通道1是兩個(gè)光敏二極管，其中通道0對(duì)可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)都敏感，而通道1僅對(duì)紅外線(xiàn)敏感。積分式A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)流過(guò)光敏二極管的電流進(jìn)行積分，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入芯片內(nèi)部通道0和通道1各自的寄存器中。當(dāng)一個(gè)積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)積分轉(zhuǎn)換過(guò)程。微控制器和TSL2560可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SMBus( System Management Bus) ，TSL2561則可通過(guò)I2C總線(xiàn)協(xié)議訪問(wèn)。對(duì)TSL256x的控制是通過(guò)對(duì)其內(nèi)部的16個(gè)寄存器的讀寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其地址如表2所列。圖2TSL256x內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4TSL256x應(yīng)用設(shè)計(jì)TSL256x的訪問(wèn)遵循標(biāo)準(zhǔn)的SMBus和I2C協(xié)議，這使得該芯片軟件和硬件設(shè)計(jì)變得很簡(jiǎn)單。這兩種協(xié)議的讀寫(xiě)時(shí)序雖然很類(lèi)似，但仍存在不同之處。下面僅以TSL2561芯片為例，說(shuō)明TSL256x光強(qiáng)傳感器的實(shí)際應(yīng)用。硬件設(shè)計(jì) TSL2561能夠通過(guò)I2C總線(xiàn)訪問(wèn)，所以硬件接口電路很簡(jiǎn)單。假如所選用的微控制器帶有I2C總線(xiàn)控制器，則將該總線(xiàn)的時(shí)鐘線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)直接和TSL2561的I2C總線(xiàn)的SCL和SDA分別相連；假如微控制器內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，則還需要再用2個(gè)上拉電阻接到總線(xiàn)上。假如微控制器不帶I2C總線(xiàn)控制器，則將TSL2561的I2C總線(xiàn)的SCL和SDA和普通I/O口連接即可；但編程時(shí)需要模擬I2C總線(xiàn)的時(shí)序來(lái)訪問(wèn)TSL2561，INT引腳接微控制器的外部中斷。硬件連接如圖3所示。圖3微控制器和TSL2561的硬件連接圖軟件設(shè)計(jì) 微控制器能夠通過(guò)I2C總線(xiàn)協(xié)議對(duì)TSL2561進(jìn)行讀寫(xiě)。寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送器件地址，然后發(fā)送要寫(xiě)的數(shù)據(jù)。TSL2561的寫(xiě)操作過(guò)程如下： 先發(fā)送一組器件地址；然后寫(xiě)命令碼，命令碼是指定接下來(lái)寫(xiě)寄存器的地址00h～0fh和寫(xiě)寄存器的方式，是以字節(jié)、字或塊（幾個(gè)字）為單位進(jìn)行寫(xiě)操作的；最后發(fā)送要寫(xiě)的數(shù)據(jù)，根據(jù)前面命令碼規(guī)定寫(xiě)寄存器的方式，能夠連續(xù)發(fā)送要寫(xiě)的數(shù)據(jù)，內(nèi)部寫(xiě)寄存器會(huì)自動(dòng)加1。對(duì)于I2C協(xié)議具體的讀寫(xiě)時(shí)序，能夠參考相關(guān)資料，在此不再贅述。TSL2561的軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。圖4軟件設(shè)計(jì)流程電源用LM7805一塊，10K電阻一個(gè)，5號(hào)AA電池4節(jié)構(gòu)成+5V穩(wěn)壓電源。電路圖如下： 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 編程思路及流程圖PTR2000思路：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)始需將無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000設(shè)置處于接受狀態(tài)，通過(guò)串口中斷識(shí)別由PC用過(guò)無(wú)線(xiàn)信道傳輸來(lái)的指令，根據(jù)接受指令的內(nèi)容采集數(shù)據(jù)并啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送前需將PTR2000模塊設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，且等待5ms才可發(fā)送，發(fā)送完畢后，向PC機(jī)端發(fā)送“發(fā)送結(jié)束指令”，并將PTR2000重設(shè)為接受狀態(tài)，下圖為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。 基于單片機(jī)的PTR2000無(wú)線(xiàn)傳輸流程圖ORG 0000H AJMP STARTORG 0200HSTART：SETB ；PTR2000的Pin6置1SETB ；PTR2000的Pin7置1MOV SP，80H ；設(shè)置數(shù)據(jù)指針的位置MOV SCON，40H ；串口工作方式1MOV TMOD，20H ；定時(shí)器工作方式1MOV TL1，OFDH ；設(shè)定波特率9600MOV TH1，OFDHMOV PCON，00HSETB TR1 ；開(kāi)啟定時(shí)器1MOV DPH，50H ；指針指向數(shù)據(jù)塊 MOV DPL，00HVIN： MOV Rl，LEN1 ；發(fā)送VIN碼ACALL TXSUBUSER： MOVE R1, LEN2 ；發(fā)送用戶(hù)名稱(chēng)ACALL TXSUB COUNT： MOV RA，LEN3 ；發(fā)送用戶(hù)水電氣數(shù)據(jù)ACALL TXSUBCLR ；將PTR2000置接收狀態(tài)CLR ；將PTR2000置待機(jī)狀態(tài)ORG 0400HTXSUB： PUSH ACC ；保護(hù)ACCPUSH PSW ；保護(hù)PSWCLR Tl ；清TlTXDD： CLR AMOVC A， @A+DPTR ；從數(shù)據(jù)塊中取數(shù)MOV SUBF，A ；從串口發(fā)送JNB Tl，$ ；等待發(fā)送完CLR TlINC DPTR ；取下一個(gè)數(shù)DJNT RI，TXDD ；數(shù)據(jù)為發(fā)送完，繼續(xù)POP PSW ；彈出PSWPOP ACC ；彈出ACCRET()RG 0500H ；數(shù)據(jù)塊DVIN： DB‘1234567890’IEN1 DATA10USER： DB‘ABDEFG’LEN2 DATA 7DCOUNT：DB‘8740 3365 4200’LEN3 DATA 12SHT11思路：開(kāi)始微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線(xiàn)接口SCK和DATA，其中SC
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