【正文】 圖 41 發(fā) 射部分總體流程圖 接收部分 接收部分的總體思路是這 樣的，首先還是初始化 nRF24L01，然后進(jìn)入大循環(huán)判斷狀態(tài)寄存器是否有接收中斷 [10]。 主程序流程圖設(shè)計 首先對 LCD1602 初始化，再進(jìn)行按鍵掃描，設(shè)定溫度的上下限值，然后對無線接收模塊進(jìn)行初始化，接著傳輸溫度數(shù)據(jù)， 并判斷是否有超出人工設(shè)定的范圍，要是超過了就啟動報警程序，要是不超過則繼續(xù)判斷，如此循環(huán)。 (4)運(yùn)行狀態(tài)實現(xiàn)標(biāo)志化管理。這樣，即便于調(diào)試，鏈接 ， 又 方便 移植 、 修改。在本系統(tǒng)中，軟 件設(shè)計要求做到以下幾點： (1)軟件結(jié)構(gòu) 要 清晰， 簡潔 ，流程合理。 D3 為電源指示燈。 圖 37 溫度傳感器接口電路 10 電源模塊 發(fā)射和接收都采用 3 節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過實驗驗證在系統(tǒng)工作時，單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定都能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換比較方便。如圖 36 所示。 MCU溫度檢測模塊無線發(fā)射模塊MCU溫度顯示模塊無線接收模塊 9 圖 35 聲音報警電路圖 按鍵控制電路 本電路設(shè)計了三個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個加鍵、一個減鍵。當(dāng)外界溫度超過預(yù)設(shè)溫度上下限時，為更加有效的引起注意，及時關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)設(shè)計了聲報警電路。 圖 32 NRF24L01 無線發(fā)射接線圖 圖 33 NRF24L01 無線接收模塊接線圖 顯示模塊 顯示采用 LCD1602 顯示， 經(jīng)過無線傳輸后 ， 溫度數(shù)據(jù)信息將在 1602 液晶顯示芯片上進(jìn)行顯示 ， 1602 液晶顯示芯片 采用標(biāo)準(zhǔn) 的 16 腳接口 [7]， 顯示電路如圖 34。溫度無線傳輸采用 NRF24L01 無線模塊， nRF24L01 單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振，偏置電阻，去耦電容。 8 圖 31 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 無線收發(fā)模塊 本模塊由 nRF24L01 及其外圍電路組成。而且本文采用 nRF24L01 無線傳輸模塊，打破了傳統(tǒng)操作中距離受限 布線復(fù)雜 等問題，使系統(tǒng)操作更容易實現(xiàn)。然而傳統(tǒng)的溫度測量裝置在環(huán)境、成本等因素下很難滿足現(xiàn)在的需求。像這樣的傳感器僅僅只需一條數(shù)據(jù)線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取的 RAM 數(shù)據(jù)暫存器。 DS18B20 的工作周期可分為溫度檢測和數(shù)據(jù)處理兩個部分。C 。 表 21 nRF24L01 工作模式 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機(jī)模式2 1 0 1 TX_FIFO 為空 待機(jī)模式1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 是 單線數(shù)字溫度傳感 ，體積小，適用電壓更寬而且更加經(jīng)濟(jì)實惠，測溫范圍為 55176。數(shù)據(jù)的傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s，供電電壓 ～ ,內(nèi)置頻率合成器，功率放大器， 晶體振蕩器， 調(diào)制器的功能模塊和 增強(qiáng)型 ShockBurst 技術(shù) ，其輸出功率 與 通信信道可以由程序配置 [4]。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘 電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，如下圖 22 圖和 23 所示： 圖 22 時鐘電路 圖 23 復(fù)位電路 由于單片機(jī) P0 口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，因而該組 I/O 口在使用時必須外接上拉電阻。 本系統(tǒng)采用 STC 系統(tǒng)列單片機(jī)，相比其它系列單片機(jī)具有很多優(yōu)點。如果采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)當(dāng)不接。時鐘電路就是振蕩電路，主要是向單片機(jī)來提供一個正弦波的信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)執(zhí)行的速度。本系統(tǒng)設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路，需要接上拉電阻提高輸出高電平的值。單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時，當(dāng)受到外界環(huán)境的干擾可能會出現(xiàn)程序 跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕后內(nèi)部的程序會自動從頭開始執(zhí)行 [2]。 復(fù)位電路是完成單片機(jī)工作開始狀態(tài)，確保單片機(jī)啟動的過程。 圖 21 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 單片機(jī)工作電壓范圍： ,所以通常給單片機(jī)外界 5V 直流電源。 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、 時鐘電路構(gòu)成。在 RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止的掉電保護(hù)方式 [1]。 STC89C52 支持兩種軟件可以選擇的節(jié)電模式。在一個單芯片 上， 8 位 CPU 在系統(tǒng)可編程，使得 STC89C52 提供高度靈活，為許多嵌入式控制應(yīng)用。 溫度無線采集報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 11 所示。從機(jī)為發(fā)射端，由溫度傳感器 DS18B20， AT89S52 單片機(jī)， nRF24L01 無線射頻模塊和外設(shè)繼電器組成。接收端電路圖參照附錄一圖 2。 NRF24L01 無線模塊接收到采集端發(fā)送過來的溫度信息后，將溫度信息傳給單片機(jī)處理，單片機(jī)處理溫度信息，并通過數(shù)碼管將溫度值顯示出來。 DS18B20 將溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號，送達(dá)至單片機(jī)來處理，單片機(jī)又將溫度信 號處理傳達(dá)至 NRF24L01 無線模塊， NRF24L01 無線模塊再將溫度信息編碼給發(fā)送出去。 本系統(tǒng)以 DS18B20 監(jiān)測溫度 ， NRF24L01 無線模塊傳輸溫度信號。 （ 5）報警電路：當(dāng)溫度超過所設(shè)上下限時，蜂鳴器報警。 （ 3）測溫電路：利用溫度傳感器 DS18B20 完成溫度的采集和數(shù)據(jù)的處理。 （ 1） 主控制器 ：由 AT89S52 最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路。字符液晶 LCD1602 能顯示字符和數(shù)字等信息，價格便宜，容易控制。綜上考慮， DS18B20 作為本設(shè)計的溫度傳感器。 4 在溫度傳感器的選擇上， AD590 精度高、價格低、不需輔助電源、線性好 ，但是需要用到差分放大器放大和 A/D 轉(zhuǎn)換，編程復(fù)雜。 在 主控芯片的選擇上， TI 公司生產(chǎn)的 MSP430F149 系列單片機(jī)是一款高性能的低功耗的 16 位單片機(jī)，內(nèi)置高速 12 位 ADC，但價格比較昂貴，大大增加了設(shè)計成本。它能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路，直接與單片機(jī)溝通，完成溫度的采集和處理。 使用DS18B20 線路簡單，編程容易 ， 具有耐磨耐碰，體積小，使用方便 。無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)、安全可靠，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，這樣的研究也變得更加有意義了。現(xiàn)在已經(jīng)有很多家庭都會在室內(nèi)安裝溫度采集系統(tǒng)，其原理就是利用無線技術(shù)采集 室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并依據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 在農(nóng)業(yè)上，傳統(tǒng)的溫度采集都是采用的人工方法，工作量大，可靠性差，無論大棚還是糧倉占地面積大，監(jiān)測點分散在不同的地方，用傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。由于空間大、需要傳輸 的數(shù)據(jù)較多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要很多很長的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間大，可操作性差，容易出現(xiàn)錯誤換線的現(xiàn)象。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的要求，需要進(jìn)行溫度采集的場合越來越多，準(zhǔn)確方便地測量溫度變得非常重要。早在 2021 多年前，人類就開始為監(jiān)測溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器監(jiān)測溫度。本系統(tǒng)精度高、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、底功耗、實時性、成本底，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事和生活等許多場合都廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計一主機(jī)一從機(jī)，從機(jī)監(jiān)測環(huán)境周圍溫度，主機(jī)顯示當(dāng)前監(jiān)測到的環(huán)境溫度值。 武漢長江工商學(xué)院 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 學(xué)院 ： 工學(xué)院 專業(yè) ： 通信工程 年級 ： 2021 級 題目 :基于單片機(jī)的無線溫度采集監(jiān)測報警器的設(shè)計 學(xué)生 ： 學(xué)號 ： 指導(dǎo)教師 ： 職稱 : 2021 年 5 月 8 日 目 錄 摘 要 .............................................................. 1 關(guān)鍵詞 .............................................................. 1 Abstract............................................................ 2 Key wards........................................................... 2 前言 ................................................................ 3 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 ................................................. 3 2 主要元器件介紹 ................................................... 5 AT89S52 單片機(jī)簡介 ............................................ 5 nRF24L01 概述 ................................................. 6 DS18B20 溫度傳感器 ............................................ 7 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................... 7 硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) .............................................. 7 無線收發(fā)模塊 .................................................. 8 顯示模塊 ...................................................... 8 聲光報警電路 .................................................. 8 按鍵控制電路 .................................................. 9 溫度采集模塊 .................................................. 9 電源模塊 ..................................................... 10 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..................................................... 10 軟件設(shè)計思路 ................................................. 10 主程序流程圖設(shè)計 ............................................. 10 發(fā)送部分 ............................................... 10 接收部分 ............................................... 11 子程序設(shè)計 ................................................... 12 溫度監(jiān)測模塊軟件 ...................................... 12 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 ................................... 12 無線接收模塊軟件設(shè)計 ................................... 13 顯示模塊軟件設(shè)計 ....................................... 14 5 硬件功能實現(xiàn) ..................................................... 14 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................... 14 調(diào)試結(jié)果 ..................................................... 14 6 總結(jié) ............................................................. 15 參考文獻(xiàn) ....