【正文】 圖 單片機(jī)與PC通訊 初始化USART操作包括波特率設(shè)置、數(shù)據(jù)格式和UCSRB寄存器設(shè)置。USART的波特率寄存器UBRR和降序計數(shù)器相連接，一起構(gòu)成可編程的預(yù)分頻器或波特率發(fā)生器。UBRR值的計算由該公式完成：UBRR=fosc／(16baud)1，其中Baud為波特率，fosc為系統(tǒng)時鐘頻率。通過設(shè)置UCSRC寄存器，設(shè)置數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。通過設(shè)置UCSRB寄存器，使能串口發(fā)送和接收，并響應(yīng)接收完成中斷。數(shù)據(jù)發(fā)送采用查詢方式。置位UCSRB寄存器的發(fā)送允許位TXEN將使能USART的數(shù)據(jù)發(fā)送，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)加載到發(fā)送緩沖區(qū)將啟動數(shù)據(jù)發(fā)送，加載過程為CPU對UDR寄存器的寫操作。發(fā)送數(shù)據(jù)時，按照幀格式在所需發(fā)送的數(shù)據(jù)前加上幀頭、幀長、幀標(biāo)志組幀發(fā)送。 數(shù)據(jù)接收采用中斷方式。置位UCSRB寄存器的接收允許位RXEN將啟動USART的數(shù)據(jù)接收器，通過讀取UDR寄存器就可以獲得接收緩沖器的內(nèi)容。接收數(shù)據(jù)時，幀標(biāo)志有效才能開始接收一幀數(shù)據(jù)，并根據(jù)讀出的幀長信息完成接收規(guī)定長度的數(shù)據(jù)。 串口通訊的幀結(jié)構(gòu)和消息交互 由于串口通訊為點(diǎn)對點(diǎn)的有線通訊，所以幀結(jié)構(gòu)與消息交互都比較簡單。幀結(jié)構(gòu)如圖553：圖553 串口包結(jié)構(gòu) PC界面程序設(shè)計與編寫人機(jī)界面和單片機(jī)的通信用matlab編程，便于對數(shù)據(jù)分析處理。實(shí)現(xiàn)效果如圖554； 圖554 第6章 系統(tǒng)制作與測試第6章 系統(tǒng)制作與測試 硬件電路的布線與焊接該系統(tǒng)所涉及的各部分硬件電路，總體的特點(diǎn)是：（1）電路原理簡單，所用的器件均為數(shù)字器件。（2）由于整個系統(tǒng)包含的器件數(shù)量較多，而電路板不適合做得太大，因此，應(yīng)合理布線，以降低焊接難度，降低出錯率，同時防止干擾。 電路設(shè)計雖然本系統(tǒng)由主控制器（BS）和遠(yuǎn)程采集終端（SS）兩個部分組成，而且兩部分的具體功能有較大差別，但是兩者的硬件上差別較少，主要的功能差別由軟件實(shí)現(xiàn)。因而采用同一塊板子實(shí)現(xiàn)。在板子上通過設(shè)置一些跳線，對于分別作為BS和SS時對功能進(jìn)行選擇。 焊接焊接前應(yīng)熟悉各芯片的引腳，焊接時參照電路圖，仔細(xì)地連接引腳。按照以下原則進(jìn)行焊接：（1）先焊接各芯片的電源線和地線，這樣確保各芯片有正確的工作電壓；（2）同類的芯片應(yīng)順序焊接，在一片焊接并檢查好之后，其他的同類芯片便可以參照第一片進(jìn)行焊接。這樣便可大大節(jié)省時間，也可降低出錯率。 調(diào)試系統(tǒng)采用模塊化的調(diào)試原則，對組成系統(tǒng)的各個模塊獨(dú)立進(jìn)行調(diào)試。在各個模塊都調(diào)試成功之后，在主程序?qū)Ω鱾€模塊進(jìn)行組合，再進(jìn)行綜合調(diào)試。 人機(jī)界面調(diào)試lcd1602是一塊極為常用的顯示器件，本來預(yù)想能夠一次測試成功。但是因為硬件設(shè)計存在問題，液晶的對比度調(diào)整有錯，一度還以為是液晶模塊是壞的。白白浪費(fèi)了不少的時間。不過在修正這個問題后，液晶順利地顯示出來?？磥斫酉碌脑O(shè)計過程中一定要冷靜地對待問題，仔細(xì)地分析故障所在。 無線通訊調(diào)試無線模塊的調(diào)試主要通過在硬件電路上放置兩個測試LED燈，單片機(jī)在收到相應(yīng)無線信號時將指示燈所連單片機(jī)引腳置位，點(diǎn)亮led。調(diào)試的電路如圖61： 圖61 無線模塊調(diào)試電路調(diào)試程序如下：if(nRF905_DR_PIN==1) //接收顯示 { if(nRF905Scanf(TxRxbuf)==1) { if( TxRxbuf[3]==1)// 開蜂鳴器（或指示燈） { // clear_lcd()。 // LED2_POUT=1。 // __delay_cycles(65000)。 // LED2_POUT=0。 //nRF905Scanf(TxRxbuf)。//再讀一次，讀去按鍵值 //gotoxy(2,0)。 //display_lcd_number(TxRxbuf[6])。 PORTC_Bit3 = 0 。//開led PORTC_Bit4 = 0。 //蜂鳴器開 __delay_cycles(4000000)。 PORTC_Bit3 = 1 。//關(guān)led PORTC_Bit4 = 1。//蜂鳴器關(guān) TxRxbuf[3]=0 。 //TxRxbuf[6]=0。 } } 傳感器模塊調(diào)試在正確的焊接好Sht10模塊后，編寫?yīng)毩⒌尿?qū)動程序，并將傳感器反饋回來的值讀取出來在LCD1602上顯示。用手指接近傳感器模塊，觀察LCD1602上溫度的顯示值是否隨之變化；再把系統(tǒng)從房間移到洗手間等潮濕位置，看濕度值是否隨之變化。調(diào)試效果如圖62：圖62 傳感器調(diào)試效果圖 系統(tǒng)聯(lián)合測試穩(wěn)定性調(diào)試：糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件是單片機(jī)、集成收發(fā)芯片、數(shù)字溫濕度傳感器、天線和電源。經(jīng)過長時間的試運(yùn)行，測試結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定。通訊距離調(diào)試：對于無線發(fā)送的距離，經(jīng)實(shí)地測量，在無障礙空間，無線傳輸?shù)木嚯x可達(dá)200300m；當(dāng)相距兩層鋼筋混凝土墻時，無線傳送的直線距離可達(dá)到60m。整體功耗調(diào)試：溫濕度傳感器的功耗，收發(fā)機(jī)在接收和發(fā)送時的電流約幾十毫安。為提高電源的使用壽命，擬采用工作和待機(jī)兩種運(yùn)行方式，在待機(jī)休眠狀態(tài)，待機(jī)電流可降到微安級，以這樣的方法來降低功耗和延長電池壽命。調(diào)試系統(tǒng)布局如圖63.圖63 聯(lián)合調(diào)試系統(tǒng)分布圖測控分機(jī)除了承擔(dān)傳感器與上位機(jī)之間信號的無線傳輸外，還兼有倉通風(fēng)機(jī)、門窗開關(guān)、容積測溫等智能控制功能。所以測控分機(jī)的樣機(jī)采用AVR系列的單片機(jī)，其功能較強(qiáng)，儲存量較大，適于編制較大的控制程序。經(jīng)過試驗測試，無線和有線傳輸效果都能滿足實(shí)際需求。 試驗情況分析我們來到杭州某國家糧食儲備庫進(jìn)行實(shí)地發(fā)射、接收系統(tǒng)的測試。在糧庫同志的配合下，選擇15號稻谷倉進(jìn)行試驗。該倉長48 m，寬21 m，糧堆高6 m。將測控分機(jī)（下位機(jī)）安放在倉外，將傳感器在倉內(nèi)任意方位移動，都能正確而穩(wěn)定地獲取信號，試驗證明，倉內(nèi)測量溫濕度的無線傳輸是可行的，而且采用無線測量溫濕度后，系統(tǒng)將具備以下幾個特點(diǎn)：整個倉內(nèi)的溫濕度測量采用無線通訊技術(shù)，完全摒棄了傳統(tǒng)的密如蜘蛛網(wǎng)的布線結(jié)構(gòu)，大大降低從長線中引進(jìn)的電磁和天線的干擾，而且電源利用電池，從市電串入干擾的途徑也被切斷，所以測量系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。傳統(tǒng)的糧情檢測系統(tǒng)，布線長，接點(diǎn)多，難以密封，所以每次藥劑熏蒸后，電氣器件受腐蝕而損壞的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，往往易造成整個系統(tǒng)的癱瘓，特別是高溫高濕地區(qū)對線路損壞更甚。采用本裝置后，每個為一個獨(dú)立的組件，結(jié)構(gòu)簡單、接點(diǎn)少、容易密封，器件全部采用氣密設(shè)計，插入和拆除簡便，較徹底解決了熏蒸腐蝕的難題。 費(fèi)用有所降低傳統(tǒng)系統(tǒng)的初裝費(fèi)用平均每個測量點(diǎn)大約在60元左右，但據(jù)課題測算，新試驗的無線糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)每點(diǎn)的投資和傳統(tǒng)的相當(dāng)，但傳統(tǒng)的糧情檢測系統(tǒng)布線長、接點(diǎn)多、易受干擾，線路不穩(wěn)定，熏蒸損壞嚴(yán)重，特別是糧食進(jìn)出倉容易使測量網(wǎng)絡(luò)破壞，大大增加了平時的維護(hù)費(fèi)用。而且鋪設(shè)和維護(hù)的費(fèi)用高，由于故障率高、測量不可靠，給科學(xué)儲糧留下了隱患。無線傳輸布線少、密封好、安裝和維護(hù)方便，抗干擾能力強(qiáng)，日常維護(hù)費(fèi)用少，可靠性高。所以綜合分析比較后，本糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的方案優(yōu)越性明顯。第6章 系統(tǒng)制作與測試第七章 課題完成總結(jié)本設(shè)計方案達(dá)到了任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了溫濕度測量系統(tǒng)的溫濕度測量控制，并使誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)；實(shí)現(xiàn)了通過無線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。（1）采用 nRF905射頻收發(fā)芯片和ATmega16微控制器設(shè)計了短距離無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，完成硬件電路和系統(tǒng)軟件調(diào)試后，進(jìn)行了無線數(shù)據(jù)收發(fā)實(shí)驗。實(shí)驗結(jié)果表明，在300 m通信距離，該無線傳輸設(shè)備工作穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速有效傳輸，具有低功耗、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（2）而利用這一無線平臺實(shí)現(xiàn)的溫濕度測控系統(tǒng)，充分利用了無線通信技術(shù)的特點(diǎn)，、運(yùn)行可靠、擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn)。無線傳感器組成了簡單的網(wǎng)絡(luò)，符合傳感器智能化、無線化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。利用可控的加熱制冷設(shè)備對該系統(tǒng)性能進(jìn)行了測試，實(shí)際結(jié)果表明:無線傳輸有效半徑為100米，測溫范圍為40℃~+100℃，℃，濕度測量范圍是2~98%RH，誤差不超過4%RH（室溫25℃時測量)。數(shù)據(jù)傳輸可靠，取得了滿意的測量效果。（3）經(jīng)過調(diào)試，可以在一個模擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)溫度在一定范圍內(nèi)的溫濕度控制。由于時間、水平和經(jīng)驗的有限，在制板、布線和焊接上不夠美觀和合理，可能會存在一點(diǎn)信號干擾，略會影響整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。 通過此次的畢業(yè)設(shè)計，我受益非淺，也翻閱了大量的書籍和瀏覽了無數(shù)的網(wǎng)頁。從中學(xué)到了很多東西，也了解了許多以前并未接觸到的事物，并對很多方面也有了一定的認(rèn)識。經(jīng)過自己的實(shí)踐，增強(qiáng)了動手能力，操作能力。通過實(shí)際工程的調(diào)試，也重新認(rèn)識到了課本的知道與實(shí)際應(yīng)用之間的差距。在實(shí)際應(yīng)用中解決遇到的許多問題，提高了自己尋找問題、分析問題、解決問題的能力。 致 謝在這幾個月的時間里，從對從對課題的理解，方案的設(shè)計，到電路的制作，再到論文的寫作，中間有著自己的努力，更有著老師和同學(xué)的關(guān)心和巨大的幫助。這樣我才能將課程設(shè)計順利地做完。感謝劉國華老師的關(guān)心照顧，在很忙的情況下每個星期抽空為我們講解疑難，對我的設(shè)計提出改進(jìn)。同時也感謝在校期間各位同學(xué)提供的幫助。有了學(xué)校及系給的機(jī)會及條件、老師的熱心指導(dǎo)和大力支持、同學(xué)互相幫助，才有了這次畢業(yè)設(shè)計的成功，我在這里忠心地感謝學(xué)校、老師還有同學(xué)們！謝謝你們！課題完成總結(jié)附錄B 系統(tǒng)整體原理圖參考文獻(xiàn)[1][M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,.[2][M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008,3.[3]沈文,Eagle lee,. 導(dǎo)[M].北京：清華大學(xué)出版社,.[4][M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,.[5][M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，200[6]張方奎,[J].電測與儀 表,.[7]湯綺婷. 基于射頻模塊nRF905的糧庫無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)[J].維普資訊，.[8][D].重慶：重慶大學(xué)，2007. [9] 毛哲、謝兆鴻等，糧情智能測控系統(tǒng)的研制，微計算機(jī)信息，：3940[10]Winiechi,Wieslaw and Meilcarz, methodology for distributed virtual instrument Record–IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference,v1,2003.[11] Nordic corporation, nRF905 Product Specification, nRF905 Datasheet. [12]Ken Report for Semiconductor,2004,3~4.附錄A 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)整體整體圖 圖1 單個節(jié)點(diǎn)圖2 兩個節(jié)點(diǎn)附錄B 系統(tǒng)整體原理圖附錄C 系統(tǒng)PCB圖