【導(dǎo)讀】廣泛的應(yīng)用，特別是在環(huán)境監(jiān)測、智能家居、工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)用于對溫度的自動監(jiān)控。感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給監(jiān)控者。引起了人們的極大關(guān)注。這種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)、分。種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理。無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其安全問題。正是對這些課題的不斷探索，促成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。的各個(gè)分支的產(chǎn)生以及標(biāo)準(zhǔn)的制定。

　　

【正文】 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)部接收器檢測不到有效信號時(shí)，會自動啟動關(guān)閉功能，關(guān)閉電路板上的電源和驅(qū)動器。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/P30TXD11RXD108 0 5 1C O N A T 6 2 B1 6 2 7 3 8 4 9 5J4D B 9C 1 40 . 1 u fC 1 60 . 1 u fC 1 80 . 1 u fC 1 70 . 1 u fC 1 50 . 1 u fV C CCL+V+CLC2+C2V DOUT2RIN2ROUT2DIN2DIN1ROUT1RIN1GNDDOUT1VCCM A X 3 2 3 2C O M P O N E N T _ 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)定溫度是啟動繼電器 k1 開啟加熱器、當(dāng)監(jiān)控地區(qū)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)啟動繼電器 k2開啟風(fēng)扇散熱，當(dāng)溫度回到設(shè)定溫度內(nèi)是關(guān)閉 k k2。電路圖如圖 314所示。 基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 18 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108 0 5 1C O N A T 6 2 BD2P N PK2V C CD1P N PK1V C C 圖 314溫度控制電路圖 機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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 基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 20 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 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(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 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位。由于本設(shè)計(jì)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(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 跳過讀序列號 結(jié)束 機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 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，如果測取溫度值超過報(bào)警溫度，進(jìn)行報(bào)警處理，如果沒超過報(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，開始發(fā)射處理。如果收到應(yīng)答，置位 TX_DS；如果沒接受到應(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 基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 22 圖 43發(fā)射端主要程序流程圖 開始 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 機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 接收端主程序設(shè)計(jì) 開始上電 ,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。具體程序見附錄 3 基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 24 結(jié)論與展望 本設(shè)計(jì)是基于 nRf24L01 的遠(yuǎn)程溫度的測量和監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、煤礦、糧食存儲、火災(zāi)等場合。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)溫度的測量。當(dāng)測量溫度超過設(shè)定的報(bào)警溫度時(shí)發(fā)光二級管亮 ,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通過無線方式把溫度數(shù)據(jù)發(fā)射出去。接收端 nRF24L01 接受發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)，并由單片機(jī)讀取保存，然后可以通過串口與 PC 通信。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度就開啟繼電器打開風(fēng)扇散熱、當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度就會打 開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、家電等智能自控系統(tǒng)中。 機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 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)過程中江老師給了我很多的幫助，對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。在此我對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： 2021 年 6 月 12 日 基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng) 26 參考文獻(xiàn) [1] 宋文，王兵，周應(yīng)賓等．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2021： 29． [2] 顏振亞，鄭寶玉．無線傳感器網(wǎng)絡(luò) [J]．計(jì)算機(jī)過程與應(yīng)用， 2021， 12(15) ： 5154． [3] Akyidiz F， Cayirci E． A survey on sensor works [J]． IEEE Communication Magazine， 2021， 8(11) ： 151156． [4] 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