【正文】 031V C CGND1011P B 0I R QP B 4C S NP B 5P B 6P B 7M O S IM I S OS C K71568P D 5CE19V C CGNDA V C CR E S E TR E S E T99213031V C C10373511P D 7GNDP A 6P A 736V C CS1P D 7P A 0P A 1P A 2P A 3P A 4P A 540393834331819635P D 3P D 4P D 517P B 624P B 47P B 5P B 3P B 2P B 1CEI R QC S NM O S IM I S OS C KV C C天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 附錄 3 Atmegal16 主機(jī)程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int // //NRF24L01 接口定義 // //define NRF24L01_MISO PB4 //輸入 0 define Hign_24L01_MISO PORTB |= (1 PB6) //mega16 PB6 define Low_24L01_MISO PORTB amp。 應(yīng)用程序 可采用 C 語言 ，充分利用芯片資源，提高了測量精度和代碼執(zhí)行效率，減小了代碼容量，采用中位值平均數(shù)字濾波算法對經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理。為了能夠進(jìn)一步提高安全性，可以在自動(dòng) 報(bào)警的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn) 滅火 供能 。 我們把溫度作為輔助報(bào)警條件，當(dāng)監(jiān)測溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)即發(fā)生報(bào)警。 由煙霧傳感器 MQ2 檢測可燃?xì)怏w或煙霧濃度， 當(dāng)達(dá)到濃度范圍之內(nèi)，由無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳給接收部分由單片機(jī)處理，并且發(fā)出報(bào)警。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。它的靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 結(jié)論 煙霧檢測報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展 前景。 在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)許多環(huán)節(jié)需要改進(jìn)，能夠使系統(tǒng)更加完善，作品性能更加穩(wěn)定。運(yùn)用 DS18B20 傳感器對溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)值是否會(huì)報(bào)警， 對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試 。 對溫度進(jìn)行初設(shè)值，看是否正確顯示，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。 運(yùn)用 KeiluVision2 軟件 ，對所編寫程序進(jìn)行調(diào)試，在其調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤，對其修改直至完善。在軟件編程實(shí)現(xiàn)過程中，跟隨自己事先整理好的思路，先定好整體框架，然后對每個(gè)要實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)從簡單開始一步步到最終實(shí)現(xiàn)為止，最后把最終 程序經(jīng)過編譯 確認(rèn)無誤 之后， 把 編譯產(chǎn)生的 hex 文件 ，下載到實(shí)物板中，軟硬件調(diào)試時(shí)，首先要檢查電源指示燈是否亮，觀察 LCD 查 看顯示是否正確，按鍵是否起到相應(yīng)的作用。 本系統(tǒng)使用的軟件開發(fā)環(huán)境是 KeiluVision2。 KeiluVision2 是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它集程序的編 輯、編譯、鏈接、調(diào)試等功能為一體。 檢查無誤 后給電路板提供＋ 5V 的直流電壓，觀察電路板上的電源指示燈是否正常工作，然后把單片機(jī)芯片、液晶顯示屏插入插槽中，下載線連接到電路板上，先下載簡單可行的測試程序到單片機(jī)中，觀察芯片工作是否正常， 驗(yàn)證顯示屏、按鍵、執(zhí)行部件能否正常工作， 如果芯片正常工作則說明系統(tǒng)板正常，不正常則說明軟件或者系統(tǒng)硬件可能存在某些問題，則需耐心查找原因，從根本上一一解決。 2）查對各種記錄的文件表格是否齊全 。 } } 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 8 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn) 為保證火災(zāi)報(bào)警與自動(dòng)滅火系統(tǒng)能安全可靠地投入運(yùn)行，性能達(dá)到設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，要進(jìn)行一系列的調(diào)整試驗(yàn)工作。 h=i*10+j。 i=RxBuf[2]0x30。 LCD_write_char(13,0,RxBuf[3])。 } } if(RxBuf[0]==0x01) { LCD_write_char(11,0,RxBuf[1])。//出示顯示內(nèi)容 while(1) { if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf)) //判斷是否收到數(shù)據(jù) { 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 if(RxBuf[0]==0x02) { if(RxBuf[1]==0x01) { LCD_write_str(1,1,A Qu wei xian!)。 LCD_write_str(0,0,Temperature:)。 init_NRF24L01() 。 LCD_init()。 PORTD=0XFF。 PORTC=0X7F。 PORTA=0XFF。 char RxBuf[32]={0}。下面 是截 取 從機(jī)的 部分程序 ： main() { char i,j。火災(zāi)報(bào)警器具有實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境中的可燃?xì)怏w濃度并且每隔一段時(shí)間監(jiān)測一下所放空間內(nèi)的溫度并在顯示屏上實(shí)時(shí)溫度顯示。最后接收成 功時(shí)，若 CE 變低，則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和 CRC 時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在接收堆棧中，同時(shí)中斷標(biāo)志位 RX_DR 置高， IRQ 變低，以便通知 MCU 去取數(shù)據(jù)。最后發(fā)射成功時(shí) ,若 CE為低則 NRF24L01進(jìn)入空閑模式 1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射；若發(fā)送堆棧天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 中無數(shù)據(jù)且 CE為高，則進(jìn)入空閑模式 2。 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 NRF24L01 配置為發(fā)射模式：接著把地址 TX_ADDR 和數(shù)據(jù)TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI 口寫入 NRF24L01 緩存區(qū)， TX_PLD 必須在 CSN 為低時(shí)連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后 CE置為高電平并保持至少 10μ s，延遲 130μ s后發(fā)射數(shù)據(jù)；若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為 6dBm 時(shí)電流消耗僅為 9mA，接收模式時(shí)為 。 除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機(jī) IO 口直接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。 NRF24L01 工作原理 NRF24L01 是 無線射頻收發(fā)模塊，具有地址及 CRC 監(jiān)測功能，數(shù)據(jù)傳輸率1 至 2Mbps（ SPI 接口傳輸速率 0 至 8Mbps）工作電壓在 至 伏， VCC 腳接電壓范圍為 至 之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過 將會(huì)燒毀模塊?？垢蓴_能力強(qiáng)特別適合工業(yè)控制場合，軟件編程十分方便。 NRF24L01 功耗低 ,在以 6dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9 mA。 NRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。如 CC2430的天線設(shè)計(jì)部分使用單級不平衡天線，為了增加天線的性能還需增加巴倫電路，其最佳阻抗、最高抗干擾能力比較難調(diào)試。 P N PQ 90 12R 31P D 7S pe a k e rV C C天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 52 LCD1602液晶顯示模塊 GND VCC VOL C D 16 02RS RW EN DB0 DB1DB2 DB3DB4DB5 DB6DB7VCCGNDGND GNDVCC VOVCCPD3PD4PD5PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7 圖 53 LCD1602液晶原理圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 6 數(shù)據(jù)通信模塊 數(shù)據(jù)通信模塊選型 方案一：采用 CC2430芯片 實(shí)現(xiàn)無線（ Zigbee）傳輸，軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯算法。所以選擇 LCD1602液晶作為該作品顯示模塊。 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示可用普通數(shù)碼管顯示，顯示內(nèi)容靈活可變，但顯示內(nèi)容簡單，樣式單一，電路焊接設(shè)計(jì)復(fù)雜。 蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到 5V 電源上面，另一端聯(lián)接到三極管的集電極，三極管的基級由單片機(jī)的 PD7 管腳來控制，當(dāng) PD7 管腳為低時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的 TTL 電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，這一點(diǎn)與家用電器中的功放有相似之處。利用單片機(jī)的 PA0 口對 DS18B20 進(jìn)行讀寫操作，就可以讀取出當(dāng)前的溫度值。 基于 DS18B20 的溫度檢測電路設(shè)計(jì) D S18B 20V C CGNDDATR0P A 0123V C C 圖 42 溫度檢測電路圖 在此電路中，只有兩個(gè)元件，一個(gè) DS18B20 和一個(gè) 的電阻。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予 一定的重視。因此，在用 DS1820 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考 慮總線分布電容和阻抗匹配 問題。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正 常通訊距離進(jìn)一步加長。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3） 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。 2） 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如 此。 DS1820 使用中注意事項(xiàng) DS1820 雖然具 有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： 1） 較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的 軟件 進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此 ，在對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。計(jì)數(shù)器 1 對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn) 生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 DS18B20 測溫原理如圖 3所示。 3) VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20 引腳定義： 1) DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 。 9） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 7） 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ?！?。 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 2） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器