基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)(doc畢業(yè)設(shè)計論文)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 1. 概述:nRF24L01 ~ 世界通用ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片無線收發(fā)器包括:頻率發(fā)生器增強(qiáng)型SchockBurstTM 模式控制器功率放大器晶體振蕩器調(diào)制器解調(diào)器功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI 接口進(jìn)行設(shè)置極低的電流消耗當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為6dBm 。掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。[4]2. ： ：nRF24L01芯片引腳圖 各引腳的功能如下：CE為片選端，它與CONFIG寄存器的PWRUP和PRIMRX位組合用于選擇芯片的工作方式，CSN為芯片內(nèi)部SPI硬件接口的使能端，低電平有效，SCK為SPI的時鐘輸入端，MOSI為SPI接口的數(shù)據(jù)輸入端，MI．S0為SPI接口的數(shù)據(jù)輸出端，IRQ為中斷請求端，nRF24L01輸出3種中斷請求：發(fā)送數(shù)據(jù)完成中斷，接收數(shù)據(jù)完成中斷，重發(fā)次數(shù)超限中斷．VDD為直流電源輸入端，VSS為接地端，XCXC2分別為時鐘輸入輸出端，VDDPA端為功率放大電源輸出端，ANTANT2為天線接口端，IREF為參考電流源，DVDD為退耦電源輸出端。3. RF24L01有工作模式有四種： ①收發(fā)模式 ；②配置模式 ； ③空閑模式 ；④關(guān)機(jī)模式 ；工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register和CE決定，模式PWR_UP寄存器PRIM_RX寄存器CEFIFO狀態(tài)接收111發(fā)射101數(shù)據(jù)已經(jīng)在發(fā)射堆棧里發(fā)射101當(dāng)CE已經(jīng)有下降沿跳變時，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)出空閑2111→0發(fā)射堆?？湛臻e11_0此時沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送掉電0___ nRF24L01的工作模式當(dāng)nR24L01收到應(yīng)答信號時，他將認(rèn)為該包數(shù)據(jù)成功發(fā)送到接收方，并把這包數(shù)據(jù)從發(fā)射堆棧中清除，同時IRQ變低，STATUS寄存器里的中斷標(biāo)志位TX_ D S置高。用增強(qiáng)式 ShockBurst技術(shù)來發(fā)射數(shù)據(jù)可以有以下好處:極大地降低了電流損耗。系統(tǒng)開銷低。極大地降低了數(shù)據(jù)在空氣中的碰撞率。1. 復(fù)位電路：在單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。實際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。2. 晶振電路：單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，在單片機(jī)內(nèi)部有一震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自己震蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 ：晶振電路圖中電容器的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5～30pF,典型值為30pF?！?2MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。本設(shè)計采用12MHz晶振，電容值為22 pF。在編寫程序的時候，模塊化的思想是十分有效的。它實質(zhì)是將復(fù)雜的大問題分解細(xì)化為若干獨立的，較為容易解決的小問題，從而是問題得到更高的解決。在進(jìn)行硬件電路的設(shè)計的時候，本文也是采用這種思想講硬件電路分為幾大功能模塊，然后用較為簡單的電路來實現(xiàn)這種功能塊。 在設(shè)計基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)的硬件電路時，可以把它分為如下幾塊：1. 電源部分；2. 檢測部分；3. 報警電路；4. 按鍵電路；5. 顯示部分；6. 無線通訊部分。，然后再將其連接起來，就能最終完成基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計工作。[5][6][7]a,本系統(tǒng)單片機(jī)需要一組＋5V電源。該電路是把本人的8V直流輸入進(jìn)行全橋整流，成為脈動直流，經(jīng)過，一級濾波后送至三端穩(wěn)壓集成電路lm7805穩(wěn)壓，再經(jīng)二級濾波后即為＋5V輸出，C1，C3是一級濾波電容，U1是穩(wěn)壓管lm7805，C4是二級濾波電容。B,本系統(tǒng)無線模塊需要一＋3V電源。該電路把先前轉(zhuǎn)換得到的＋5V電源經(jīng)過低壓差電壓調(diào)節(jié)器lm1117轉(zhuǎn)換為＋3V電源。這部分又可以分為兩部分：8051單片機(jī)基本電路和溫度采集電路。（1）8051單片機(jī)要正常工作，振蕩電路和復(fù)位電路是必不可少的。 8051單片機(jī)基本電路（2）溫度采樣電路DS18B20采用外部電源供電方式，其工作電源由VDD引腳介入。此時I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源不足的問題?？梢员ＷC轉(zhuǎn)換精度，同時再總線上理論可以接多個DS15B20傳感器，組成的溫度采集系統(tǒng)。（3）控制設(shè)備部分由于條件有限，本設(shè)計采用發(fā)光二極管來模擬報警。（4）輸入部分本設(shè)計采用三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設(shè)置報警溫度和當(dāng)前溫度，另外兩個用于設(shè)置報警溫度的加和減。（5）顯示部分 本設(shè)計在溫度測量部分采用LCD1602液晶顯示模塊來顯示溫度，,P0由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為數(shù)據(jù)輸出并作為LCD的驅(qū)動，~，讀/寫選擇R/W，數(shù)據(jù)/命令選擇RS。 LCD1602液晶顯示模塊電路圖（7）無線通訊部分本設(shè)計采用nRF24L01無線射頻芯片進(jìn)行通訊。 nrf24L01無線傳輸電路 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)的硬件原理圖。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)的制作步驟：（1）利用protel軟件生成電路布線圖。如附錄3 (2)將生成的電路布線圖利用打印機(jī)打印在轉(zhuǎn)印止上。（3）講打印好的轉(zhuǎn)印紙貼在覆銅板上，再利用制板及講轉(zhuǎn)印紙上的墨粉附再覆銅板上。（4）將附有墨粉的覆銅板放進(jìn)三氯化鐵溶液中腐蝕。（5）再腐蝕好的電路板的焊盤上鉆孔。（6）焊接電路板。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 本設(shè)計設(shè)置三個獨立式按鍵，分別為模式選擇按鍵SET，升序按鍵UP，降序按鍵DOWN，每按SET鍵后，進(jìn)入調(diào)整模式，開始判斷UP鍵和DOWN鍵是否按下，并進(jìn)行相應(yīng)的按鍵處理，再按下SET時為確認(rèn)，返回正常模式。：[8][9][10] 將溫度傳感器DS18B20測量到的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符，然后設(shè)定在第一行顯示。將設(shè)定的報警溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符，設(shè)定在第二行顯示。依據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，首先應(yīng)對DS18B20進(jìn)行復(fù)位。由于本設(shè)計只用一片DS18B20，故跳過讀取序列號，然后發(fā)送讀取溫度寄存器命令，延時一定時間后，分兩次分別讀取出溫度的低位和高位，然后放到一個字節(jié)里面。：：DS18B20溫度讀取過程流程圖 報警處理程序設(shè)計
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