基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-12-29 16:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。在這種方案中，調(diào)試十分方便，而且人機(jī)交互友好。但是 PC 機(jī)與 DS18B20 之間不能直接通訊，需要通過 RS232電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣。而且在一些條件較為惡劣的場合， PC機(jī)體型過大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，會(huì)給工程帶來諸多麻煩。 綜上所述，本無線溫度控制系統(tǒng)以及主控部分都采用方案二。由于經(jīng) 費(fèi)有限，本系統(tǒng)暫溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 溫度傳感器 3 模擬緩沖器放大 1 A/D 轉(zhuǎn)換 1 A/D 轉(zhuǎn)換 2 模擬緩沖器放大 1 模擬緩沖器放大 1 A/D 轉(zhuǎn)換 3 單 片 機(jī) Nrf21L01 7 時(shí)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度無線測量。 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)送到從單片機(jī)，再從單片機(jī)送到nrf24L01 無線模塊發(fā)送出去，接收端 nrf24L01 無線模塊接收發(fā)送過來的信號(hào)，并把它送到主單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這種方案實(shí)現(xiàn)簡單，擴(kuò)展性好，成本低。實(shí)際采用電路方案如圖 所示。 圖 DS18B20 從單片機(jī) 鍵盤 顯示模塊 nrf24L01 收 /發(fā)模塊 主單片機(jī) nrf24L01 收 /發(fā)模塊 電腦 8 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 主要的元件介紹 元件是電子制作的根本。本文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)說用到 的元件有：8051 單片機(jī)， DS18B20 數(shù)字溫度傳感器， LCD1602， nRF21L01 等。 8051 單片機(jī) 為了實(shí)現(xiàn)溫度的采集，與上微機(jī)的通訊及對外設(shè)的控制，本系統(tǒng)的采用 8051 為內(nèi)核。 1. 8051 基本參數(shù) 8位 CPU 4KB字節(jié)的掩膜 ROM 程序存貯器 128字節(jié)的 RAM 4個(gè) 8位的 IO 口（ P0~P3） 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1個(gè)全雙工異步串行口 5個(gè)中斷源， 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制器 時(shí)鐘電路，時(shí)鐘頻率在 ~12MHz 2. 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)： 中央處理器 (CPU)：運(yùn)算 器、控制器、寄存器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)：有 128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)和 21 個(gè)專用寄存器單元 SFR 統(tǒng)一編址 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 (ROM) ： 4K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器 (ROM) 。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器：兩個(gè) 16位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 并行輸入輸出口： 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口 (P0P3) 。 串行口： 一個(gè)全雙工異步串行通信口。 中斷控制系統(tǒng)：五個(gè)中斷源（ 2外、 3 內(nèi)） 時(shí)鐘電路 9 位處理器：又稱為布爾處理器。 總線 3. 8051 信號(hào)引腳介紹 單片機(jī)的 40個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 (1)電源 : ① VCC 芯片電源，接 +5V； ② VSS 接地端； (2)時(shí)鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 (3) 控制線 :控制線共有 4根， ① ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ② PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。 ③ RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ④ EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4個(gè) 8位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32個(gè)引腳。 P3 口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和 控制信號(hào)（屬控制總線）。 [2] 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 （ 1） DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 [3] DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 其引腳功能描述見表 31。 表 DS18B20 詳細(xì) 引腳功能描述 序 號(hào) 名 稱 引腳功能描述 1 GND 地信 號(hào) 2 DQ 數(shù) 字輸入輸出引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當(dāng)使用寄生電源時(shí) ,可向電源提供電源 3 VDD 可 選擇 的 VDD引腳 ,當(dāng)工作于寄生電源時(shí) ,該引腳必須接地 10 （ 2） DS18B20 的命令序列 ① 初始化 ② ROM 命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)； ③ 功能命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)。 訪問 DS18B20 必須嚴(yán)格遵守這一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂， DS18B20都不會(huì)響應(yīng)主機(jī)（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個(gè)命令，在這兩個(gè)命令后，主機(jī)都必須返回到第一步）。 a．初始化： DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個(gè)初始化序列開始。由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當(dāng) DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。 b. ROM 命令： ROM 命令通過每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 33 所示，每個(gè) ROM 命令都是 8 bit 長。 指令 協(xié) 議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20中的編碼 (即 64位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64位 ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64位 ROM地址，直接向 DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè)DS18B20工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟 宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長為 500ms(典型為200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 11 讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 4字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將
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