【導(dǎo)讀】隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及和應(yīng)用需求的提升，交換機(jī)使用數(shù)量急劇增加。相對于一臺交換機(jī)，所。能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)已經(jīng)迫在眉睫。另外，利用單片機(jī)內(nèi)部定時器，實(shí)現(xiàn)對交換機(jī)的定時控制，可以有效的節(jié)省電能，延。長交換機(jī)的使用壽命，提高交換機(jī)的使用效率。測試結(jié)果和論文，論文要求計(jì)算機(jī)打?。ˋ4紙），論文有不少于3000詞的相關(guān)英文中文翻譯。5—10周：熟練掌握單片機(jī)的工作原理，以及相關(guān)的軟件仿真軟件，給出具體的設(shè)計(jì)方案。11—12周：做出實(shí)物一套，進(jìn)一步完善硬件系統(tǒng)功能，整理資料；15—16周：撰寫、修改、提交畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯。[摘要]本設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)STC89C52RC為核心，設(shè)計(jì)了一款節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。及無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片NRF24L01，可實(shí)現(xiàn)信號采集、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤控制、無線收發(fā)等功能。射模塊進(jìn)行控制，發(fā)射不同的信號，再由接收模塊操控繼電器的通斷，開關(guān)交換機(jī)的電源，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目

　　

【正文】 indows 視窗系統(tǒng)下有許多的的交叉編譯環(huán)境，如 Visual C++、 VS20xx 和Keil μVision4 等軟件。 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列單片機(jī) C 語言 Keil 軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在結(jié)構(gòu)性、可讀性、功 能上、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易用易學(xué) 。 Keil 軟件提供功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具 和 豐富的庫函數(shù)，界面 是 全 Windows。另外重要的一點(diǎn)， Keil 有 非常之高 的 生成目標(biāo)代碼效率， 由 多數(shù)語句生成的 十分 緊湊 的 匯編代碼， 讓人 容易理解。在開發(fā)大型軟件 的時候， 更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢 [27]。 綜合以上 C 語言的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用 C 語言在 Keil 編程環(huán)境下編程、調(diào)試，待調(diào)試完程序后，設(shè)置 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件使其編譯生成可下載到實(shí)驗(yàn)板里的“ .hex”文件，用 STC_ISP 下載程序時選擇需要下載的“ .hex”文件下載 到系統(tǒng)單片機(jī)里面即可。 系統(tǒng)軟件的總體說明 無線電源開關(guān)控制器的功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)相對應(yīng)，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后通過主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。本系統(tǒng)的軟件部分主要進(jìn)行時間顯示程序、日期顯示程序、時間調(diào)整程序、定時開關(guān)時間調(diào)整程序和延時程序的設(shè)計(jì)，按鍵的輸入掃描等。 程序開始運(yùn)行后要進(jìn)行初始化，包括設(shè)置定時器、 LCD160 DS130 NRF24L0 AT24C02及端口的初始化。發(fā)送端 AT89S52 完成初始化后， 日歷信息通過 LCD1602 顯示出來，當(dāng)實(shí)時時間與設(shè)定的開啟關(guān)閉時間相同后， LCD1602 上顯示的時間仍然照常走動，時鐘芯片向單片機(jī)發(fā)出中斷請求，主機(jī)把 NRF24L01 配置成 PTX 工作模式。 啟動 NRF24L01 發(fā)送數(shù)據(jù)，若從按鍵模塊接收到數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)標(biāo)志位置 1，并將對應(yīng)編號顯示于 LCD 顯示屏。若發(fā)送成功，則產(chǎn)生 TX_DS 中斷。若重發(fā)超限，則產(chǎn)生 MAX_RT 中斷。若發(fā)送 目標(biāo) 成功，則發(fā)送繼續(xù)，否則 對發(fā)送數(shù)據(jù) 進(jìn)行出錯處理 [28]。 接收端 AT89S52 完成初始化后．把 NRF24L01 配置成 PRX 工作模式 。 當(dāng)正確接收數(shù)據(jù)時，陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 51 頁 NRF24L01 產(chǎn)生接收中斷標(biāo)志 ， AT89S52 從 NRF24L01 讀取數(shù)據(jù)并校驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)志位，如果對應(yīng)標(biāo)志位為 1，通過改變電平，使繼電器接通，以控制電源通斷，則點(diǎn)亮 LED 指示燈。 此時，若按下主機(jī)復(fù)位鍵，可手動控制關(guān)閉分機(jī)電源。 軟件設(shè)計(jì)總體流程圖 軟件設(shè)計(jì)總體流程圖主要分為發(fā)送端流程圖和接收端流程圖，具體流程如圖 （ a），（ b）所示。 （ a） 發(fā)送端流程圖 （ b） 接收端流程圖 圖 發(fā)送端流程圖和接收端流程圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 51 頁 按鍵輸入模塊 系統(tǒng)中有七個按鍵，即：復(fù)位鍵 S切換鍵 K開啟電源時間顯示鍵 K關(guān)閉時間顯示鍵K上調(diào)鍵 K下調(diào)鍵 K5 和確認(rèn)鍵 K6。 （ 1）按下 S1 鍵，系統(tǒng)中如分機(jī)處于開啟狀態(tài)，則分機(jī)直接關(guān)閉電源。 （ 2）按下 K1 鍵，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，再按下 K1 鍵，可在年、月、日、時、分、秒、星期上停留，此時再按下上調(diào)鍵 K4 鍵，即可進(jìn)行加 一操作，按下下調(diào)鍵 K5 即可進(jìn)行減一的操作，設(shè)置完所有項(xiàng)目后，再按確認(rèn)鍵 K6 即可。 （ 3）按下 K2 鍵或 K3 鍵會進(jìn)入到開啟或關(guān)閉時間顯示界面，再按 K1 鍵可設(shè)置時間，設(shè)置完后，再按確認(rèn)鍵 K6 即可。 液晶顯示模塊 液晶顯示驅(qū)動程序。 LCD1602 的程序主要是對內(nèi)部控制器進(jìn)行操作，如液晶初始化，讀，寫，判忙，制定位置等，這些操作驅(qū)動程序有子函數(shù)構(gòu)成。 時鐘處理程序 DS1302 數(shù)據(jù)處理要始終對內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得液晶顯示需要的字符。主要包括 DS1302 的初始化，讀一個字節(jié)，寫一個字節(jié)，讀寫，數(shù) 據(jù)處理等函數(shù)組成。對 DS1302 讀寫數(shù)據(jù)命令、 DS1302RAM 讀寫命令和寄存器標(biāo)志 內(nèi)容的了解，實(shí)現(xiàn) 計(jì)時 ，調(diào)時程序很容易。在程序中盡量使用位移、位或、位與來實(shí)現(xiàn)乘除法，這樣可以節(jié)約單片機(jī)的處理時間。最后將時分秒年月日分解為字符送給液晶顯示 [16]。部分流程圖如圖 所示。 圖 DS1302 讀寫流程圖 開始 DS1302 初始化 設(shè)置 DS1302 讀年月日星期時分秒 將讀取的數(shù)據(jù)處理后送 液晶屏顯示 返回 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 51 頁 參數(shù)存儲模塊 工藝參數(shù)存儲部分由 AT 24C02 作為外圍存儲區(qū)。 AT24C02 內(nèi)有 2K 的存儲空間，具有 I2C 接口，可以與單片機(jī)之間通過軟件模擬 I2C 時序建立 I2C 通信，實(shí)現(xiàn)讀取和存儲數(shù)據(jù)。它通過 SDA(串行數(shù)據(jù)線 )及 SCL(串行時鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。這里只用到一片 AT24C02 芯片，所以不需要地址識別 [28]。編程之前要掌握 I2C 器件的讀寫操作時序 ，寫 AT24C02 部分程序流程圖如上圖 所示 。 (1) I2C 總線起始和停止條件 AT24C02 是基于 I2C 總線的器件，在 I2C 總線 技術(shù)規(guī)范中，起始條件 (S)和停止條件 (P)一般是由主器件產(chǎn)生的。起始條件表明一個 I2C 總線傳送的開始，停止條件則表明 I2C 總線通信的結(jié)束。 SCL為高電平時， SDA 由高電平到低電平的跳變被定義為起始條件，而 SDA 有低電平到高電平的跳變未停止條件 [25]。 I2C 總線在起始條件以后被認(rèn)為處于忙狀態(tài)，在停止條件以后，如果沒有起始條件產(chǎn)生，這段時間總線可以被認(rèn)為是處于空閑狀態(tài)。 (2) I2C 總線的位傳輸 I2C 總線協(xié)議的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定每次發(fā)到 I2C 總線 SDA 上的數(shù)據(jù)必須是一個字節(jié)，但每次傳輸可以發(fā)送 的字節(jié)數(shù)量是不受到限制的 [27]。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)按照由高位到低位的順序發(fā)送，每發(fā)送一個字節(jié)后必須跟一個響應(yīng)位 .如果 AT24C02 在接收到下一個字節(jié)之前需要一定的時間對當(dāng)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，那么在 AT24C02 完成當(dāng)前數(shù)據(jù)的接收后 .將保持 SCL 為低電平，通知單片機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到 AT24C02 準(zhǔn)備好接收下一個字節(jié)數(shù)據(jù)，釋放時鐘線 SCL，單片機(jī)才可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù) . (3) I2C 總線上的數(shù)據(jù)響應(yīng) 在響應(yīng)脈沖期間， AT24C02 將總線拉低，并使得 SDA 在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。 AT24C02 響應(yīng)信號結(jié)束后， SDA 返回高電平，進(jìn)入下一個傳送周期。 圖 寫 AT24C02 程序流程圖 開始 寫程序入口 總線空閑？ Y N 寫命令字 寫要存放數(shù)據(jù)的地址 逐位寫入數(shù)據(jù) 釋放總線 結(jié)束 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 51 頁 距離測試 測試不同障礙物下，主機(jī)控制分機(jī)開關(guān)機(jī)有效距離，結(jié)果如下表 所示。 表 距離測試 障礙物材料 無障礙物 /m 有障礙物 /m 書本桌子磚石等 10m12m 910m 鋼板 等金屬 68m 玻璃 910m 結(jié)論：障礙物影響信號的發(fā)射接收，而金屬物影響相對更大。 自動開關(guān)機(jī)模式測試 提前設(shè)定好開關(guān)機(jī)時間，測試實(shí)時時間，是否相符。（其中開機(jī)時間設(shè)定為 10： 00，關(guān)機(jī)時間設(shè)為 13： 00）自動模式測試結(jié)果如下表 所示。 表 自動模式測試 顯示時間 交換機(jī)狀態(tài)（ LED 反饋） 10： 00： 02 燈亮 13： 00： 01 燈滅 手動控制模式測試 手動設(shè)置開機(jī)時間，復(fù)位鍵代替關(guān)機(jī)鍵，測試實(shí)時時間是否相符。（其中開機(jī)時間設(shè)定為 14： 00，關(guān)機(jī)時間設(shè)為 15： 00）自動模式測試結(jié)果如下表 所示。 表 手動模式測試 顯示時間 交換機(jī)狀態(tài)（ LED 反饋） 14： 00： 01 燈亮 15： 00： 01 燈滅 多通路模式 用一個單片機(jī)主機(jī)控制幾個分機(jī)，且控制對象在不同的地方，測試結(jié)果如下表 。 表 多通路測試 機(jī)組 距離 /m 顯示時間 交換機(jī)狀態(tài)（ LED 反饋） 1 10 16： 0017： 00 燈亮 /燈滅 2 4 16： 0017： 00 燈亮 /燈滅 結(jié)論：測試 、 、 顯示 LED 燈正常反饋，說明電路 功能正常。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 51 頁 結(jié)論 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的研究中 ,我大有收獲。首先在選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)課題時，我本著鞏固所學(xué)理論知識，加強(qiáng)實(shí)際動手能力，增加對現(xiàn)代科技特別是無線和通信方面的了解，圓滿完成大學(xué)本科學(xué)業(yè)的想法，選了 節(jié)能型交換機(jī) 無線開關(guān)控制的設(shè) 計(jì)這一實(shí)際而又有挑戰(zhàn)性的課題。 應(yīng)用單片機(jī)的定時中斷功能 ， 該設(shè)計(jì) 可以 進(jìn)行定時控制，并通過 NRF24L01 將信號送給接收部分，在定時時間到達(dá)時 ， 接收端控制繼電器閉合，通過 LED 燈 可 實(shí)現(xiàn)信號的反饋。如果對該系統(tǒng)加以開發(fā)利用，只要檢測到用戶請求 ，家電 就能實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)，那家電智能化的時代就會更豐富。 經(jīng)過四年學(xué)習(xí)的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識及其它各方面知識的情況下，我認(rèn)真 且 嚴(yán)肅的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時至少 3 個月， 由 一開始的確定課題，再到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí) 應(yīng)用 ，再有就是近來的 軟件設(shè)計(jì)、硬件 電路組建、結(jié)果 分析和測試過程。這一切都使我的理論知識 理解力 和動手能力得到很大的加強(qiáng)?？梢哉f是一次全面綜合 的電路知識檢驗(yàn) 。 在通信理論的學(xué)習(xí)和實(shí)際 芯片 的識別 、電路的組建 、分析以及后來的測試過程中 ，我 不可避免地遇到各種問題， 我在積極思考的前提下， 請教 了 同學(xué)或指導(dǎo)老師 ，比較順利的一一解決了問題，圓滿完成了設(shè)計(jì)制作 。 這次畢設(shè)對我的 求實(shí) 精神、面對困難的 積極 心態(tài) 都有極大的 考驗(yàn) ，我也曾消沉止步不前，但在周圍拉奧是的和同學(xué)的感染下，我從困境中挺了過來 。我在這個過程中深刻的感受到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義所在， 那就是堅(jiān)持不放棄就會 成功 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 51 頁 致謝 本課題的研究和論文的完成是在 李菊葉 老師的 耐心 指導(dǎo)和熱情 幫助 下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神 都 使我受益匪淺。老師豁達(dá)的胸懷對我樹立正確的人生觀和價值觀產(chǎn)生了積極的影響。在老師的 指點(diǎn)和關(guān)注 下，我的 理論知識理解和動手經(jīng)驗(yàn) 都得到了很大的提高。在 我 人生道路上 ， 老師無微不至的關(guān)注讓我更加堅(jiān)穩(wěn)的走好每一步 。跟隨老師學(xué)習(xí) 以來，我 獲得 了 一生中最寶貴的財(cái)富 ， 就是豐富的 知識 和如何運(yùn)用它的方法 。在此謹(jǐn)向曾老師表示崇高的敬 意和衷心的感謝 ! 感謝老師在研究工作中對我進(jìn)行的悉心指導(dǎo)，使我的論文的撰寫得以順利進(jìn)行。為我的學(xué)習(xí)提供了良好的條件， 成功的完成了畢設(shè)的軟硬件設(shè)計(jì)。 最后感謝 我 的父母 ， 你們對我的無私關(guān)愛 讓我健康成長到了今天。我順利的完成了大學(xué)的學(xué)業(yè)，即將成為一個就要步入社會的人，我會實(shí)現(xiàn)自我的價值，為自己、家庭，更為社會做出更大的貢獻(xiàn)！ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 51 頁