【正文】 odule, the wireless transceiver module, the display module and the alarm module of the five parts. Singlechip selection macro crystal STC STC89C52。軟件采用了模塊化的設計方法，主要分為主程序、無線發(fā)射模塊子程序、無線接收子程序、按鍵檢測子程序、液晶顯示子程序、報警模塊子程序 六部分。硬件部分包括單片機最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤模塊、無線收發(fā)模塊、顯示模塊、報警模塊五個部分。 根據(jù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，提出了設計方案并進行了論證。 畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）作者簽名 (手寫 ): 日期 : 年 月 日 指導教師簽名 (手寫 ): 日期 : 年 月 日 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 2020) 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng) 設計 摘 要 ： 以 STC89C52 單片機為控制核心進行遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計。對本文的研究所做貢獻 集體和個人，均己在說明書中作了明確的說明并表示謝意。 畢業(yè)設計說明書 基于單片機 的遠程監(jiān)控 系統(tǒng)設計 專業(yè) 自動化 學生姓名 班級 自動化 112 學號 指導教師 完成日期 2020 年 6 月 5 日 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 2020) 畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 )是本人在導師指導下進行的研究、設計工作后獨立完成的。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，說明書中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。實時監(jiān)控高塔液位變化，監(jiān)控過程智能化， LCD 顯示器實時顯示液位值，當液位超過設定值的上限或下限時蜂鳴器報警， LED 燈閃 爍報警。設計包括硬件設計和軟件設計兩大部分。單片機選用宏晶科技公司的 STC89C52；用矩陣鍵盤將輸入的模擬液位數(shù)據(jù)值傳給無線模塊，并進行數(shù)據(jù)處理；用 1602 液晶顯 示器顯示高塔液位信息，并與輸入值進行比較；用發(fā)光二極管和蜂鳴器對異常情況報警。對系統(tǒng)進行軟硬件聯(lián)調，實現(xiàn)了將模擬液位數(shù)據(jù)通過 nrf24l01 模塊模塊傳輸?shù)搅硪粋€ nrf24l01 無線模塊，通過單片機解碼顯示在 LCD 顯示器上，當接收到的數(shù)值超過 1000 或 小于 10 的 時候 蜂鳴器和發(fā)光二極管同時報警。 matrix keyboard input level simulating data value is passed to the wireless module, and data processing。 lightemitting diode and the buzzer to alarm for abnormal situation. Software using modular design method, mainly divided into main program, wireless transmitting subprogram module, wireless receive subroutine, key detection subroutine, liquid crystal display subroutines, alarm module subroutine six parts. The system of hardware and software debugging, the simulation level of data through nrf24l01 module is transmitted to another nrf24l01 wireless module, through the microcontroller decoding display on the LCD display, when the numerical received more than 1000 or less than 10 ,the buzzer and the lightemitting will give an alarm. Key Words: Nrf24l01。 Remote transmission。 在人們的日常生活、 娛樂 和工作中，遠程控制得到非常 廣泛的應用 。遠程控制為人們 的工作生活提供了極大的安全性 、 便利性 、 快捷 性。在信息時代的各個領域的中的應用顯得越來越突出，扮演的角色也越來越重要。 因為處于爆炸式的信息時代中，移動通訊技術的日趨成熟，這使得我們在日常生活中可以非常輕松的去搞定某些本來需要我們親臨現(xiàn)場去辦的事情。無線數(shù)據(jù)傳輸技術的發(fā)展不僅能節(jié)約企業(yè)的成本提高企業(yè)的效益，同時還能給其帶來領先同行的先機。 課題 設計 內容 以 STC89C52 單片機為核心，并 結合 外圍電路設計遠程監(jiān)控系統(tǒng)。具體如下： a） 矩陣 鍵盤采集數(shù)據(jù) ； b） 無線模塊 首發(fā)數(shù)據(jù)； c） LCD 顯示 數(shù)據(jù)； d） 數(shù)據(jù) 異常時 蜂鳴器 報警 ?，F(xiàn)在 討論一下這幾種無線控制方式的 優(yōu)點 和缺點。非總線型單片機、通用型單片機、專用型單片機、商業(yè)應用型單片機、企業(yè)生產(chǎn)型單片 機、家庭應用型單片機等。在其內部設置諸多總線。 控制型單片機主要應用于大型機械生產(chǎn)加工上以及各類家電的控制上。此單片機針對性較強，但比較局性。缺點是沒有針對性。對于初學者是一個不錯的選擇。 STC89C52 單片機選 用經(jīng)典的 MCS51 作為 內核 使用，以此為基礎做了許多的改良使得芯片的 功能 比傳統(tǒng)的 51 單片機 更加的強大 。 所以在此我選用 89C52 單片機作為主控芯 片。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 2020) 3 P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PROG30EA/VP31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40 圖 21 STC89C52 的引腳圖 無線 裝置選擇 a）紅外 遙控： 紅外遙控技術是一種非直接接觸式的無線控制技術，在 現(xiàn)實生活中使用 能節(jié)約成本、降低功耗、遙控 的 實現(xiàn)較為容易，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性強、實用性高、抗干擾能力強、適用于多種環(huán)境等諸多優(yōu)點。但由于紅外線的光譜特性使得紅外信號無法穿透障礙 物，從而阻礙了無線信號的傳輸，同時失去了對被控對象的控制。 b）聲控 ： 利用 聲音進行控制的遠程 監(jiān) 控系統(tǒng) 的穿透力比較好，可以避開障礙物進行控制，但卻因 聲波信號的頻率問題 容易受到其他聲音的干擾；傳輸 過程中弱化的較快， 所以 傳輸距離非常有限 。 c）無線遙控 ： 無線遙控中采用 無線電進行 接收 和發(fā)送 數(shù)據(jù)。無線電能 傳輸較遠的距離而不失真，所以被廣泛應用于通話設備中，如：對講機、手機等。在廠房公用設施上：門形框架、工業(yè)用門、升降柜、平臺、照明的控制等。在工業(yè)生產(chǎn)方面有：無線監(jiān)控機器設備運轉狀況，無線檢測廠房內的塵埃顆粒以及溫度等有可能影響良品率的因素，廠房內的傳動設備等。 d） 方案選擇： 根據(jù) 以上對三 種遙控技術的討論 ， 選用無線遙控作為 系統(tǒng) 設計的無線 傳輸 方式。目前 使用較多的是 LCD12864 和 LCD1602， 12864 的 像素點 是 128*64，能顯示 8*4 個漢字，因其 有多 種型號，有的帶有漢字字庫，有的沒帶，顯示 圖像的效果較好 ，功能比 1602 強大。它最多能顯示 2 行 *16 個字符。 因為 在設計中只需要 將 發(fā)送模塊的數(shù)值傳輸?shù)浇邮漳K， 再 出于經(jīng)濟實惠方面考慮， 所以 采用 LCD1602 作為顯示模塊。 圖 22 LCD1602 外觀圖 總體 方案 課題的設計采用了 頻段的 nrf24l01 射頻芯片，芯片 特點是功耗低 ， 效率高。所以 設計好的系統(tǒng)具有以下 優(yōu)點 ：低成本設計、功率消耗小、傳送速度快、硬件電路設計相對簡單、通訊信號相對可靠穩(wěn)定、實用性強。發(fā)送數(shù)據(jù)部分使用單片機 STC89C25 作為核心控制中心，數(shù)據(jù)采集模塊使用矩陣鍵盤進行模擬采集，然后將所得到的數(shù)據(jù)吸入 LCD 中，最后顯示出來。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 2020) 5 3 硬件電路設計 信息時代下，數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞皆谖覀兊墓ぷ鳌⑸钜约案鞣N勘察中經(jīng)常被使用到，隨著生活水平的不斷提高和科學技術的不斷進步，對于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)木鹊囊笠苍絹碓娇量?。因為將單片機和無線模塊的相互配合著使用，所以能解決傳統(tǒng)工藝上的許多不足。在設計中我采用了 nrf24l01 作為收發(fā)數(shù)據(jù)的核心控件，將 STC89C52 單片機作為主控處理器，同外加矩陣鍵盤、蜂鳴器和液晶顯示模塊組成整個系統(tǒng)。 M CU M CU矩陣鍵盤L C D 顯示模塊無線發(fā)送模塊無線接收模塊L C D 顯示模塊蜂鳴器 圖 31 系統(tǒng)總體架構圖 最小 系統(tǒng) 模塊 系統(tǒng)設計使用 STC89C52 當作主控 CPU。對于 51 系列的單片機來說，最小應用系統(tǒng)一般包括： 51 單片機、復位電路、時鐘電路。 a）在 最小時鐘電路中，單片機將 XTAL XTAL2 和 RST 提供 出來給外圍時鐘電路和復位電路。在 單片機系統(tǒng)設計中復位電路可以確保 單片機 系統(tǒng)中電路可靠穩(wěn)定的工作 ， 復位電路的主要功能就是利用按鍵進行上電 復位 。 基于 單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計 6 VCC10uFC1110KR15RESET復位GND 圖 32 復位電路圖 c）晶振電 路 51 系列單片機時鐘模塊。 12Y130pFC130pFC2XTAL1XTAL2GND 圖 33 晶振電路 矩陣鍵盤電路設計 矩陣鍵盤是在單片機外部設備使用中 類似于矩陣排布的 鍵盤組。 S1 S2 S3 S4S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16 圖 34 矩陣鍵盤 如 圖所示， 4*4 的 矩陣鍵盤一共使用了 8 個 數(shù)據(jù)口，其中水平的四根線接 在單片機 的 ~ 數(shù)據(jù)口 ，垂直的四根線接 ~ 數(shù)據(jù)口 。 1K 的 上拉電阻不僅給矩陣鍵盤 提供 外部電源 同時 還將 P0 口的 電平穩(wěn)定在高電平， 如果 鍵盤中有按鍵被按下的話， 單 片機就能檢測到低電平， 繼而 單片機能判斷出鍵盤 中 有沒有 某個 鍵 被 按下 。矩陣鍵盤是通過行線和列線交叉互錯排列的，然而交叉點并沒有直接相連，而是通過一個獨立按鍵將行線和列線連接起來。如整個 P0 口最多能放置 4*4 個鍵盤用來構成矩陣鍵盤。這樣，當我們需要使用較多按 鍵時就能使用這種方式來節(jié)約 I/O 口的使用。無線模塊的射頻技術標準是采用了全球的通用免費頻段。 SPI 口的功能主要就是寫入數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、讀出數(shù)據(jù)。芯片還具有許多比較好的功能，比如收發(fā)數(shù)據(jù)時能夠自動應答，以檢測數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功同時又能知道接收方是否接 收成功。無線模塊的工作能耗低，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候工作電流為 ，接收數(shù)據(jù)時的工作電流為 ，這種低能耗的產(chǎn)品正是適用于我們現(xiàn)在的低碳社會中。還有空閑模式來進一步減少能耗。 無線模塊 和單片機 的 連接圖如圖 35 所示 。 表 31 無線模塊引腳分配表 nrf24l01引腳 接法 VCC CE CSN CSK MOSI MISO IRQ GND 接地 在 為無線模塊提供 穩(wěn)壓模塊上，在其 端口需要 并聯(lián) 一個 104和 一個 22up 的 電容來過濾波形使得 nrf24l01 在無線收發(fā)時 更加 的順暢。nrf24l01 主要特性如下： GFSK 調制，硬件集成 OSI 鏈路層； 具有自動應答和自動再發(fā)射功能； 片內自動生成報頭和 CRC 校驗碼； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s； 125 個頻道與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容； QFN20 引腳 4 mm4 mm封裝； 供電電壓為 V～ V；