【正文】 VDDVSSANT2 ANT1IRQVDDVSSXC2XC1VSSDVDDVDDVSSIREF供供供供nrf24L0112MHZC622pfC522pfVCCVCCVCCC8 C9C2 12JCON2nRF24L01圖 312 nrf24L01 無(wú)線傳輸電路 單片機(jī)串口電路設(shè)計(jì)串口是系統(tǒng)與外界聯(lián)系的重要途徑，異步通信串行接口也稱(chēng)為 UART 異步接收/發(fā)送器。RS232C 接口是目前最常用的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)PC 機(jī)與終端設(shè)備之間以及PC 機(jī)與 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要通過(guò)上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制，通過(guò)上位機(jī)本身的串行口進(jìn)行通信。其中有兩種方法：一是USART 硬件直接實(shí)現(xiàn)；一是通過(guò)定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)。USART 模塊包括四個(gè)部分：波特率部分，控制串行通信數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的速度；接收部分，接收串行輸入的數(shù)據(jù)；發(fā)送部分，發(fā)送串行輸出的數(shù)據(jù)；接口部分，完成串并、并串轉(zhuǎn)換。RS232 標(biāo)準(zhǔn)電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定：3V～15V 之間的任意電壓表示邏輯“1”，+3V～+15V 之間的任意電壓表示邏輯“0”。但單片機(jī)使用的是 TTL 電平，即邏輯“1”：～ V；邏輯“0”：0V～ V。兩者電平不匹配的，因此在應(yīng)用時(shí)必須在單片機(jī)的串行通信接口接上電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計(jì)中采用 MAX3232 芯片，該芯片是一款具有自動(dòng)關(guān)閉功能的低功耗電平轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)該芯片內(nèi)部接收器檢測(cè)不到有效信號(hào)時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)關(guān)閉功能，關(guān)閉電路板上的電源和驅(qū)動(dòng)器。這種芯片非常適合本系統(tǒng)低功耗的要求，在不傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，降低了系統(tǒng)能量消耗。在設(shè)計(jì)中采用了最為典型的連接方式，只用到了單片機(jī)的的TXD0（）和RXD0（）兩個(gè)引腳，電平轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖313 所示。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051CON AT62B162738495J4DB9C15VCCCL+V+CLC2+C2VDOUT2RIN2ROUT2DIN2DIN1ROUT1RIN1 GNDDOUT1 VCCMAX3232COMPONENT_圖 313 電平轉(zhuǎn)換電路原理圖 溫度控制電路設(shè)計(jì)當(dāng)監(jiān)控區(qū)域溫度低于設(shè)定溫度是啟動(dòng)繼電器 k1 開(kāi)啟加熱器、當(dāng)監(jiān)控地區(qū)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)啟動(dòng)繼電器 k2 開(kāi)啟風(fēng)扇散熱，當(dāng)溫度回到設(shè)定溫度內(nèi)是關(guān)閉 kk2。電路圖如圖 314 所示。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051CON AT62BD2PNPK2VCCD1PNPK1VCC圖 314 溫度控制電路圖第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 按鍵處理程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)設(shè)置三個(gè)獨(dú)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(kāi)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(shí)為確認(rèn)，返回正常模式。按鍵處理子程序流程圖如圖 41 所示：圖 41 按鍵處理子程序流程圖開(kāi)始Set 鍵按下Down 鍵按下Set 再次按下Up 鍵按下進(jìn)入調(diào)整模式正常模式降序處理升序處理結(jié)束是否是是否是 液晶顯示程序設(shè)計(jì)將溫度傳感器 DS18B20 測(cè)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(bào)警溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符，設(shè)定在第二行顯示。 溫度采集程序設(shè)計(jì)依據(jù) DS18B20 的通信協(xié)議，首先應(yīng)對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位。由于本設(shè)計(jì)只用一片DS18B20，故跳過(guò)讀取序列號(hào)，然后發(fā)送讀取溫度寄存器命令，延時(shí)一定時(shí)間后，分兩次分別讀取出溫度的低位和高位，然后放到一個(gè)字節(jié)里面。溫度子程序流程圖如圖 42 所示：圖 42：DS18B20 溫度讀取過(guò)程流程圖 報(bào)警處理程序設(shè)計(jì)當(dāng)現(xiàn)在溫度值大于設(shè)定上限值（或者小于設(shè)定下限值時(shí)）執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。本開(kāi)始初始化延時(shí)程序讀取最高溫度讀取最低溫度讀取溫度寄存器跳過(guò)讀序列號(hào)結(jié)束設(shè)計(jì)用發(fā)光二極管發(fā)亮表示報(bào)警輸出。具體程序如下：void Warming(){if(temp_value=maxtenp) JDQ=~JDQ。 else JDQ=0。} 發(fā)射端主程序設(shè)計(jì)首先將 LCD1602,DS18B20,nRF24L01 初始化，進(jìn)入默認(rèn)的液晶顯示界面。掃描按鍵：如果 SET 鍵按下，進(jìn)入調(diào)整模式，設(shè)定報(bào)警溫度。DS18B20 讀取溫度，如果測(cè)取溫度值超過(guò)報(bào)警溫度，進(jìn)行報(bào)警處理，如果沒(méi)超過(guò)報(bào)警溫度，把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符后送到LCD1602 顯示。然后把溫度送入發(fā)射緩存器，nRF24L01 設(shè)置為發(fā)射模式，開(kāi)始發(fā)射處理。如果收到應(yīng)答，置位 TX_DS；如果沒(méi)接受到應(yīng)答，返回進(jìn)行重發(fā)，設(shè)定最多重發(fā) 10 次。發(fā)射端主要程序流程圖如圖 43圖 43 發(fā)射端主要程序流程圖開(kāi)始初始化進(jìn)入默認(rèn)液晶顯示SET 鍵按下？讀取溫度 SET 鍵再次按下是否超過(guò)報(bào)警溫度顯示處理溫度數(shù)據(jù)送入發(fā)射器緩存器Nrf24l01 設(shè)置為發(fā)射模式應(yīng)答是否接收到置位 TXDS,IRQ調(diào)整模式報(bào)警處理是是否否是否否是 接收端主程序設(shè)計(jì)開(kāi)始上電,nRF24L01 初始化，設(shè)置為接受模式，然后讀取狀態(tài)寄存器。如果接受標(biāo)志 RX_DR=1,讀取數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)送到 buf[2]數(shù)據(jù)區(qū)，然后把 RS_DR,TX_DS,MAX_PT 都置高為 1，以清除中斷。具體程序見(jiàn)附錄 3結(jié)論與展望本設(shè)計(jì)是基于 nRf24L01 的遠(yuǎn)程溫度的測(cè)量和監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、煤礦、糧食存儲(chǔ)、火災(zāi)等場(chǎng)合。系統(tǒng)由 8051 單片機(jī)向數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 發(fā)送命令，讀取 DS18B20 轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。當(dāng)測(cè)量溫度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警溫度時(shí)發(fā)光二級(jí)管亮,然后 8051 把溫度數(shù)據(jù)送到發(fā)射端 nRf24L01 的發(fā)射緩存器，nRF24L01 通過(guò)無(wú)線方式把溫度數(shù)據(jù)發(fā)射出去。接收端 nRF24L01 接受發(fā)送過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并由單片機(jī)讀取保存，然后可以通過(guò)串口與 PC 通信。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度就開(kāi)啟繼電器打開(kāi)風(fēng)扇散熱、當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度就會(huì)打開(kāi)加熱器加熱使溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。本文采用模塊化的方式進(jìn)行敘述，分方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)對(duì)各模塊進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。本次的設(shè)計(jì)可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、家電等智能自控系統(tǒng)中。致謝 本次設(shè)計(jì)是在江明老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中江老師給了我很多的幫助，對(duì)于我不理解的部分和錯(cuò)誤的部分都給予了耐心、深入的講解，同時(shí)幫助我拓展思路使得我在設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多的新的知識(shí)。在此我對(duì)江老師表示深深的感謝和崇高的敬意！感謝安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院所有的老師和同學(xué)，良好的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)環(huán)境是我完成四年的大學(xué)學(xué)習(xí)和本次設(shè)計(jì)的前提條件，感謝四年來(lái)你們給予我的關(guān)心和幫助！本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)基本結(jié)束，再一次向所有幫助我的人表示感謝！ 作者： 2022 年 6 月 12 日參考文獻(xiàn)[1] 宋文，王兵，周應(yīng)賓等．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用 [M]．北京：電子工業(yè)出版社，2022：29．[2] 顏振亞，鄭寶玉．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J]．計(jì)算機(jī)過(guò)程與應(yīng)用，2022，12(15) ：5154．[3] Akyidiz F，Cayirci E．A survey on sensor works [J] ．IEEE Communication Magazine，2022，8(11) ：151156．[4] Abdellah Chehri，Paul Fortier．UWBbased sensor works for localization in miningenvironments [J]．Ad Hoc Networks，2022，8（6）：9871000．[5] 張兵，林建輝，伍川輝等．基于ZigBee 技術(shù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．儀表技術(shù)與傳感器，2022，32（2）：4952．[6] 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INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 11RXD 108051CON AT62BC1122PFC1022PFC7D1LED2KRES2R610kR3R510k R410kR10RES2 SET DOWNUPC13Y212MHZR1R2S?SWPB+5vVCC+3v2KR7123J3DS18B20VCC12345678910111213141516LCDLCD 供供供D0 D7 BLKBLAVLVDDGNDER/WRSVCCCECSNSCKMOSIMISOVDDVSSANT2ANT1VDD.PAIRQVDDVSS XC2XC1VSS DVDDVDDVSSIREF供供供供nrf24L01 12MHZC622pfC522pf VCCVCCVCCC8C9C112 JCON2123 J18V ACD3IN4004D1DIODED2DIODED4IN4004D5D6IN4004C2104C1104C4220ufC32200ufU1Lm780sVunVout12 J2CON2