【正文】 sk Support[S].1999 [16] Willing sensor work concept challenges and amp。再加上自己的思考和領(lǐng)悟才能預(yù)期成功地完成的本次目標(biāo)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 48 頁 致 謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，最應(yīng)該感謝的是我的 指導(dǎo)老 師 梁芳 老師，本次溫室大棚環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)與 梁 老師的幫助是息息相關(guān)的?？傮w來說相對(duì)比較成功，只是在后期的調(diào)試中遇到了一點(diǎn)小麻煩，但就是這一點(diǎn)使整個(gè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，得不出想要的 結(jié)果，更拖累了設(shè)計(jì)的進(jìn)程。系統(tǒng)是采用 AT89C52 單片機(jī)、 DTH11 數(shù)字溫濕度傳感器、 LCD1602 液晶顯示模塊、 NRF24L01 無線模塊、 LED 發(fā)光二極管等器件實(shí)現(xiàn)的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫濕度采集、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警的功能。在單片機(jī)開發(fā)板上連接好電路進(jìn)行調(diào)試： 圖 正常室溫中溫濕度檢測(cè)結(jié)果（濕度： 28%，溫度： 36。反之，如果當(dāng)前溫濕度高于用戶設(shè)定的上限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過高，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)燈，直至溫濕度值降到適當(dāng)范圍時(shí)警報(bào)燈熄滅。 警報(bào)燈由 4 個(gè) LED 燈組成，一共需要 4 根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī) AT89C52 控制。 LED 是由單片機(jī)控制 LED 燈組成的，其轉(zhuǎn)換規(guī)律為： ， LED 不亮。 開始 檢測(cè)載波信號(hào) 配置 24L01 為接收模式 初始化單片機(jī) 結(jié)束 存在當(dāng)前的載波信號(hào) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 48 頁 N 圖 顯示流程圖 對(duì) LCD1602A 進(jìn)行初始化 是否按下 掃描按鍵 首行掃描字 R3 列掃描送 P1 掃描判定鍵值 鍵值入棧保護(hù) 判釋放按鍵 鍵值轉(zhuǎn)化為 ASII 碼，存入寄存 器 延時(shí)消 抖 LCD1602A 寫命令 llin 令 顯 示 延 時(shí) 判第七位是否為 0 繼續(xù)掃描 N N N 開始 結(jié)束 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 48 頁 報(bào)警模塊 報(bào)警模塊具備兩項(xiàng)功能，即為報(bào)警燈。第一行顯示： TRH RH:%，第二行顯示：TRH T:。接著延遲進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01 配置為發(fā)射模式。溫濕度傳感器程序流程圖如圖 所示： N Y N Y N Y 圖 溫濕度傳感器程序流程圖 開始 結(jié)束 輸出低電平 延時(shí) 18ms 輸出高電平 延時(shí) 18ms 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收 將數(shù)據(jù)按十進(jìn)制數(shù)位存入數(shù)組 判斷 是否為高電平 低電平是否結(jié)束 是否高電平結(jié)束 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 48 頁 無線模塊 無線發(fā)射模塊部分 首先進(jìn)行初始化操作，初始化包括設(shè)置單片機(jī) I/O 和 SPI 相關(guān)寄存器兩部分其可以和nRF24L01 通信。 溫濕 度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對(duì)當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕度與給定的溫濕度范圍進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。數(shù)字式溫 度 濕度傳感器 DHT11 直接把檢測(cè)到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)， 然后再 經(jīng)過單片機(jī) 得 處理，把溫濕度值顯示 到 1602 液晶上。 液晶顯示原理 讀寫操作時(shí)序如圖 和圖 所示： 圖 讀操作時(shí)序 圖 寫操作時(shí)序 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用紅 LED 燈作為光報(bào)警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)為紅燈 綠燈 報(bào)警提示；如圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 48 頁 圖 報(bào)警系統(tǒng)電路圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 48 頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)初始化模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，無線模塊， 1602LCD 顯示模塊，報(bào)警模塊。 第 15 腳：背光源正極。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳成低電平 的 時(shí) 候 ，液晶模塊 則 執(zhí)行命令。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 對(duì)比度過高時(shí) 將 會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 3 腳： VL 為液晶顯示對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí) ， 對(duì)比度最弱 。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量： 16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓： 工作電流： () 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： (W H)mm VSS1VDD2V03RS4R/W5EN6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BLA15BLK16LCD1602P8LCD1602D0D1D2D3D4D5D6D710KR5123P10ENRSWRVCCGNDVCCGNDVoutGND 圖 1602LCD 引腳圖 引腳功能說明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 者 16 腳（帶背光）接 口，各 個(gè) 引腳接口說明如下： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 48 頁 第 1 腳： VSS 為地電源。 它有若干個(gè) 5x7或 5x11等點(diǎn)陣字符位 構(gòu) 成，每 一 個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 NRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過 SPI 口訪問。與 SPI 相關(guān)的指令一 共 就 有 8 個(gè)，使用時(shí)這些控制指令由 NRF2401 的 MOSI 輸入。 圖 單片機(jī)與 nRF24L01 連接圖 配置字 SPI 口為同步串行通信接口，最大 的 傳輸速率 達(dá)到 10 Mb/s，傳輸時(shí) 首 先傳送低位字節(jié)，然后在 傳送高位字節(jié)。 如果 此時(shí) 的 自動(dòng)應(yīng)答開啟 后 ，接收方則 于此 同時(shí)進(jìn)入 到 發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。 首先接收數(shù)據(jù)時(shí) ,將 NRF2401 配置為接收模式，接著延遲 130us 進(jìn)入 到 接收狀態(tài) 著 等待數(shù)據(jù) 得 到來。若 沒有 收到應(yīng)答 信號(hào) ，則 將 自動(dòng)重新發(fā)射 此 數(shù)據(jù) ( 自動(dòng)重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) ( ARC )達(dá)到上限 時(shí) ， 將 MAX_RT 置高， TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)； MAX_RT 或 TX_DS 置高時(shí)，使 IRQ 變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU,最后發(fā) 送 成功時(shí) ,如果 CE 為低則 NRF2401 則將 進(jìn)入 到 空閑模式 1； 如果 發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE為高 時(shí) ，則進(jìn)入 到 下一次 的 發(fā)射 。若自動(dòng)開啟應(yīng)答，那么 NRF2401 在發(fā)射數(shù)據(jù)后 馬上 進(jìn)入接收模式， 立刻 接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 一致 ）。在掉電 的 模式下電流 得 損耗 為 最小，同時(shí) NRF24L01 也 就 不工作 了 ，但其所有配置寄存器 地 值仍然保留 著 。各引腳功能如下： CE：使 可以 發(fā)射或接收； CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端， 微 型 處理器 可 以 通過此引腳配置 NRF2401； IRQ：中斷標(biāo)志位； VDD：電源輸入端 ； VSS： 電源地 ； XC2， XC1：晶體振蕩器 引腳 ； VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V； ANT1,ANT2：天線接口。 NRF24L01 功耗低，在以 6dBm 地 功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9 mA；接收時(shí)，工作電流 且 只有 mA，多種低功率工作模式 包括 掉電模式和空閑模式 ， 使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便 [16]。 電氣特性 VDD=5V， T = 25℃，除非特殊標(biāo)注 表 電氣特性表 參數(shù) 條件 min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測(cè)量 mA 平均 1 mA 待機(jī) 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 無線模塊設(shè)計(jì) NRF24L01 是一款新型 的 單片射頻收發(fā)器件，工作 在 GHz ～ GHz ISM 頻段 內(nèi) 。 （ 4）由 DHT11 的 DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)，微 型 處理器根據(jù) I/O 電平的變化接收 40 位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)“ 0”的格式為： 50us 的低電平和 2628us 的高電平；位數(shù)據(jù)“ 1”的格式為： 50us的低電平加 70us 的高電平。 （ 2）微處理器的 I/O 設(shè)置為輸出 且 輸出 為 低電平且低電平保持時(shí)間不能小于 18ms，然后微處理器的 I/O 設(shè)置位輸入狀態(tài)，由于上拉電阻 的原因 ，微 型 處理器 得 I/O 即 DHT11 傳感器的 DATA 數(shù)據(jù)線也隨之 就 變高，等待 DHT11 作出回答信號(hào)。 用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號(hào) 之 后 , DHT11 傳感器 從低功耗模式轉(zhuǎn) 為 高速模式 ,等待主機(jī) ，開始信號(hào)結(jié)束后 ,DHT11傳感器 發(fā) 出 響應(yīng)信號(hào) ,送出 40bit的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號(hào)采集 ,用戶可以 選擇 性的 讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) .從模式下 ,DHT11 傳感器 接收到開始信號(hào) 并且 觸發(fā)一次溫濕度 的 采集 ,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送 得 開始信號(hào) 時(shí) ,DHT11 傳感器將 不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行 一次 溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后 ， 轉(zhuǎn) 為 低速模式。 數(shù)據(jù)格式 : 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 48 頁 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 校驗(yàn)位。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī) 的 時(shí) 候 ，從機(jī) 方可以 應(yīng)答，因此主機(jī)訪問器件 時(shí)， 都必須嚴(yán)格 的 遵循單總線序列，如果出現(xiàn) 了 序列混亂，器件將不 能 響應(yīng)主機(jī)。單總線即 僅 有一根數(shù)據(jù) 總 線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換 和 控制 全 由單總線完成。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。 引腳 1： VDD 供電 引腳 2： DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 引腳 3： NC 空腳，懸空 引腳 4： GND 接地，電源負(fù)極 圖 典型應(yīng)用 電源引腳 DHT11 的供電電壓為 3－ 。 4 引腳安裝 超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離 卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 相對(duì)濕度和溫度測(cè)量 產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便。單線制 串 行口，使系統(tǒng) 的 集成變得簡(jiǎn)易 而 快捷。每個(gè) DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。傳感器包括一個(gè) NTC 測(cè)溫元件 、 一個(gè)電阻式感濕元件，并 且與 一個(gè)高性能 8 位 單片機(jī) 相連 。外接晶振時(shí)， C1 和 C2 通常選擇 30pf,晶振采用12MHz。外部晶振以及電容 C1 和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反