【導讀】溫度遠程測量和數(shù)據(jù)無線傳輸和分析、報警等功能。本系統(tǒng)包含無線遙控模塊、溫度測量、無線傳輸、避障等模塊。本設計的收發(fā)模塊是利用PT2262/2272和DFF的模塊點動操作。左轉、右轉等基本動作。該傳感器有較大的測溫敏捷性和較為。方便的數(shù)字輸出，很便于后期數(shù)據(jù)分析和處理。本設計的避障部分，是采用紅外傳感器檢測。遇到障礙物時，信號輸。出端從高電平變到低電平。下降沿觸發(fā)中斷，執(zhí)行相應的中斷子函數(shù)，實。器件,工作于GHz～GHzISM頻段。上，以實現(xiàn)隨時隨地的監(jiān)測、控制。在對探險及危險偵測的應用方面有重

　　

【正文】 入 5V電壓，則從輸出端（ OUT 端）輸出 電壓。 28 100uFC4Cap2100uFC5Cap2VCC輸出AMS11172OUT3+1*2AMS1117 圖 318 穩(wěn)壓模塊電路圖 顯示模塊 顯示模塊是接收端的重要部分。本設計采 用數(shù)碼管動態(tài)顯示技術，大大節(jié)省了對單片機 I/O 口的使用。 至于其工作原理，前面已有提及，這里不再贅述，本模塊的電路連接圖，如圖 319 所示。 其中， P20， P21， P22， P23 分別是四個數(shù)碼管的位選信號輸入端，低電平有效； P00P07 是數(shù)碼管的段選信號輸入端，高電平有效（注：這些都是共陰極數(shù)碼管）。 按鍵模塊 本設計在接收端設有 6 個按鍵，用于實現(xiàn)接收端各種工作狀態(tài)的控制和設定。由于按鍵本身不多，故沒有采用矩陣式按鍵設計，而是采用最普通的 按鍵連接方法，每個按鍵對應一個獨立的 I/O 口。 這里需要說明的是， 6 個按鍵電路基本相同，但各自對應不同的 I/O口，方別對應如下： P30， P31， P17， P34， P35， P36。（每個端口高電平有效） ，詳細電路可參照附錄 2。 29 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS3Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS4Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCA1KR41KR51KR61KR71KR81KR91KR101KR11P00P01P02P03P04P05P06P07P20 P21 P22 P23abcdefgh 具體每個按鍵的功能設置，請參考 節(jié)（軟件設計）。 圖 319 數(shù)碼管動態(tài)顯示電路圖 30 無線發(fā)送 程序 遙 控 程 序 壁 障 程 序 測 溫 程 序 主 程 序 系統(tǒng) 初始化 4 系統(tǒng) 軟件設計 系統(tǒng)總體軟件設計 整個軟件系統(tǒng)主要有車載系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩大塊。 （ 1） 車載 系統(tǒng) 車載系統(tǒng)主要包含以下各模塊： 系統(tǒng)初始化、遙控程序、避障程序 、測溫程序以及基于 NRF24L01 的無線發(fā)送程序。 如 圖 41 所示 。 圖 41 車載系統(tǒng) 軟件總體框圖 系統(tǒng)的大致工作過程如下： 當單片機上電后，系統(tǒng)即進入初始化程序，并且開始循環(huán)檢測外部遙控輸入指令，若無當前無指令，系統(tǒng)就會自動轉入測溫程序，并將測溫結果存入緩存， 31 報 警 程 序 無線接收 程序 多功能按鍵 設置程序 數(shù)碼管顯示 程序 主 程 序 指 示 燈 程 序 進入無線發(fā)送子程序，通過 NRF24L01 模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 當在檢測指令的過程中，有遙控指令出現(xiàn)，就會立即進入遙控程序，控制小車執(zhí)行相應的動作。如果小車在運行過程中，通過紅外避障檢測裝置檢測到有障礙物 ， 此時小車就會進入避障模式，系統(tǒng)轉入執(zhí)行相應的避障程序。在避障期間，所有其它的遙控信號都會被屏蔽。小車會只按照避障程序執(zhí)行相應的避障動作。 （ 2） 接收系統(tǒng) 本系統(tǒng) 是溫度數(shù)據(jù)接收端， 主要包含以下各模塊： 無線接收程序、報警程序、數(shù)碼管顯示程序、 多功能 按鍵設置程序。見下圖 42 所示。 圖 42 接收系統(tǒng)軟件總體框圖 系統(tǒng)的大致工作過程如下： 當接收系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進入初始化初始化程序，并開始執(zhí)行無線接收程序。此時通過多功能按鍵設置子程序，可對系統(tǒng)工作方式、顯示等進行相應配置 。 當 ON 鍵按下后，系統(tǒng)會自動進入顯示子程序。其它按鍵按 32 下或報警時，都會有不同的顯示功能。當系統(tǒng)的溫度超出系統(tǒng)所設置的溫度上限或下限后，系統(tǒng)會進入報警程序。通過相關按鍵可解除警報。對于多功能按鍵子程序，是本系統(tǒng)設計的一個亮點，在按鍵功能編排和程序編寫上，充分利用了按鍵的復用，實現(xiàn)了多種功能。 各模塊軟件設計 1． 車載系統(tǒng) （ 1） 系統(tǒng)初始化： 通過 在程序開始時，對連接電機驅動的 P0 口置零，以防止剛 上電時電機驅動的輸入端兩個接口同時被加上高電平， 導致驅動電路被燒壞 。另外由于本模塊要使用無線發(fā)送模塊 ，故而也要對 NRF24L01但我工作模式進行相關初始化設置，使其工作在發(fā)送模式。還有就是，本設計使用的是 DS18B20 作為溫度傳感器，其簡單的硬件的代價是復雜的軟件，因而，要獲得準確的溫度信息，還要對其相關參數(shù)進行初始化，進入正常工作狀態(tài)?？傊ㄟ^對系統(tǒng)的初始化操作，使得各模塊進入正常工作狀態(tài)。 （ 2） 遙控程序：本模塊是基于 PT2262/2272 固定碼編碼發(fā)射接收模塊 ，共有 A、 B、 C、 D 四個輸入鍵，當有任何一個按鍵按下時，會 執(zhí)行相應的動作。使用時時簡單方便。至于該模塊的程序，其流程圖如 圖 43 所示 。 由于前轉與后轉、左轉與右轉，不管在邏輯上還是硬件上，均不能同時工作。因此在程序設計上采用如上設計：前轉時，后轉無效；左轉時，右轉無效?? 為什么要這樣？這是因為不能讓電機驅動電路兩輸入端同時加上高電平，那樣會使瞬間電流較大，導致電路板燒壞。 由于障礙物隨時可能出現(xiàn)，故而在對每一次執(zhí)行遙控任 務前，程序都要對障礙物進行檢測，以達到實時避障的目的。 （ 3）避障程序：避障部分，是這個小車的關鍵部分之一。本模塊使 33 左轉 右轉 前轉 后轉 測溫程序 按鍵 B 按鍵 C 按鍵 D N Y Y Y Y N N N VT 是否為高電平 壁障程序 Y 發(fā)送程序 N N 是否 有障礙物 N 用的硬件是紅外收發(fā)模塊進行障礙物探測，探測距離大約為 。在設計中，本設計又另外接有指示燈和蜂鳴器等報警提醒裝置，以方便實時報警。一旦探測到障礙物，紅外收發(fā)模塊就會發(fā)出低電平信號，該信號通過引腳輸入單片機，單片機就可以通過檢測該信號，進入避障程序了。其程序流程圖如圖 44 所示。 按鍵 A 圖 43 遙控程序流程圖 34 檢測到障礙物 后退 左轉、前進 左轉停，前進 停止，等待 DS18B20 初始化 DS18B20 寫函數(shù) DS18B20 讀函數(shù) 讀取溫度 溫度值處理 避障部分，是用于躲避障礙物的，因此必須控制好每一個流程的每一個動作，以達到真正的避障效果。本模塊在設計之初，就只使用了一個避障模塊，置于小車的正前方，因此只能達到正前方避障的效果。 圖 44 避障程序流程圖 （ 4） 測溫程序： 基于 DS18B20 的測溫部分，是本模塊的關鍵部件，同時也是 寫程序的 重點和難點之一。下面就就簡述一下它的工作流程： 圖 45 測溫程序流程圖 （ 5） 發(fā)送程序： 這個模塊也是本系統(tǒng)的難點和重點之一，因為發(fā)送模塊的好壞直接影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H效果。由于 NRF24L01的引腳較多，功能也相對較全，在使用時軟件的初始化要求較高，為其分配的其專用子函數(shù)和寄存器也很多，因此，在寫程序時，要特別注意，一定要細心，以防出錯，引起不必要的麻煩和工作量。 對 NRF24L01 的固件編程的基本思路如下： 35 1）置 CSN 為低，使能芯片，配置芯片各個參數(shù)。配置參數(shù)在 Power Down 狀態(tài)中完成。 2）如果是 Tx 模式，填充 Tx FIFO。 3）配置完成以后，通過 CE 與 CONFIG 中的 PWR_UP 與 PRIM_RX 參數(shù)確定 NRF24L01 要切換到的狀態(tài)。 Tx Mode： PWR_UP=1。 PRIM_RX=0。 CE=1 ( 保持超過 10us 就可以 )； Rx Mode: PWR_UP=1。 PRIM_RX=1。 CE=1。 4) IRQ 引腳會在以下三種情況變低： Tx FIFO 發(fā)完并且收到 ACK（使能 ACK 情況下） ； Rx FIFO 收到數(shù)據(jù) ； 達 到最大重發(fā)次數(shù) 。 將 IRQ 接到外部中斷輸入引腳，通過中斷程序進行處理。 2． 接收系統(tǒng)： 本系統(tǒng)也有初始化程序，就是對各模塊的初始狀態(tài)進行配置。由于各模塊的初始化大都已已包含在各模塊的子程序中，這里就不再單獨列出重復表述。 （ 1） 無線接收程序： 是接收系統(tǒng)的關鍵和重點。 與車載系統(tǒng)的發(fā)送程序類似，只需更改部分配置，這里不再贅述。請參考 車載系統(tǒng)之發(fā)送程序的固件編程思路，在初始化配置中，將 Tx 模式更改為 Rx 模式，即可。 （ 2） 數(shù)碼管顯示程序：這也是本系統(tǒng)的關鍵部件。因為不管是溫度的顯示，還是通過按鍵對各參數(shù)的配置， 都離不開數(shù)碼管的顯示。 本模塊使用的四位 8 段數(shù)碼管（每位包含一個小數(shù)點），為了節(jié)省引腳，采用 了動態(tài)顯示方法，但同時也增加了相應程序的復雜 度。為了準確把握各段的功能和執(zhí)行不同子程序時，不同的顯示畫面，要實時準確的控制各位數(shù)碼管的顯示，這一點必須與各部分程序緊密結合，一定要仔細規(guī)劃。 對于本模塊的工作流程圖， 如圖 46 所示。 當按下復位鍵之后，系統(tǒng)即進入開機畫面。短暫的開機畫面之后， 36 開機 開機畫面 是否顯示 Y 顯示溫度 界面 顯示 模式設置 顯示設置H 顯示設置R 顯示 報警界面 顯示設置L 按下 ON 鍵，系統(tǒng)即進入正常顯示溫度值的狀態(tài)。在設置條件下， H、 L、R、 MOD 及報警狀態(tài)下，分別對應不同的畫面顯示 。 （ 3）報警程序：報警功能是本模塊的一大特色。當實際溫度超過設置溫度的上限或下限時，系統(tǒng)就進入報警程序，通過相關按鍵可取消報警。在靜態(tài)工作模式下，警報發(fā)生后，系統(tǒng)會自動鎖定報警溫度值，以便于警報解除后的數(shù)值查看。在動態(tài)工作模式下，系統(tǒng)的警報開 /關會隨溫度值而變，不會一直報警，也不會鎖定當前溫度值，警報發(fā)生時，可憑指示燈判定是上限警報還是下限警報。注意，動態(tài)工作模式下，系統(tǒng)發(fā)生警報時，仍舊顯示當前溫度值。 圖 46 數(shù)碼管顯示程序簡易流程圖 （ 4） 功能按鍵 設置：多功能按鍵設置是本模塊的一大亮點，通過對 6個按鍵的 不同 功能分配和功能復用，可實現(xiàn)對溫度系統(tǒng)的多種設置。 具體功能 如下 ： 37 ON 按第二次 開顯示 關顯示 按第一次 ON 鍵：顯示 /關閉，個 /位切換； SET 鍵：開“調上限、調下限、調警報開關”界面； ADD/MODSET 鍵： +10/+1，模式設置； SUB/MOD 鍵： 10/1，模式切換； RING 鍵：警報開 /關； LOCK 鍵：當前溫度值鎖定 /解鎖。 各 按鍵的 詳細 工作流程 如下 ： 1)顯示 /關閉： 圖 47 顯示 /關閉流程圖 2）設置： 前提：開顯示，正常顯示溫度條件下 。 流程 圖，如圖 48 所示。 當按第四次時，系統(tǒng)將恢復顯示溫度界面。圖中， H 表示調上限； L表示調下限； R 表示調警報開關。 允許警報：界面顯示“ 0”； 不允許警報：界面顯示“ 1”。 3）模式切換： 前提：在正常顯示溫度的界面下操作 。 如圖 49 所示。 模式 0：表示靜態(tài)工作模式。主要特點是，檢測到超出上 /下限的溫度時，系統(tǒng)會將報警溫度鎖定，并持續(xù)報警，直至按鍵解除。該模式，主要適用于監(jiān)測某