基于單片機(jī)的無線溫度采集監(jiān)測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-06 20:41本頁面
【正文】 溫度與人類的生活息息相關(guān)。在人類社會(huì)中，無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。在工業(yè)中，由于生產(chǎn)環(huán)境的好壞，工作人員不能在現(xiàn)場(chǎng)較長時(shí)間的觀測(cè)設(shè)備是否有運(yùn)行正常，就需要將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室中，這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，環(huán)境不能鋪設(shè)電纜，數(shù)據(jù)不得轉(zhuǎn)讓，這個(gè)時(shí)候需要使用溫度采集無線傳輸。在日常生活中，隨著人們生活水平的提升，居住條件漸漸變得智能化。無論在工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是日常生活中，凡是布線復(fù)雜或不能布線的地方都希望可以通過無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來解決。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用價(jià)格便宜、操作簡便，低功耗的AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可編程DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為55～125℃。采用高速低功耗的NRF24L01無線射頻模塊，具有自動(dòng)重發(fā)的功能、數(shù)據(jù)包識(shí)別及CRC校驗(yàn)功能，增強(qiáng)型ShockBurstTM模式可以同時(shí)控制應(yīng)答及重發(fā)功能而無需增加MCU的工作量。所以選擇價(jià)格便宜、操作簡便，低功耗的傳統(tǒng)的AT89S52單片機(jī)。而DS18B20體積小，使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 在顯示模塊的選擇上，LED7段數(shù)碼顯示管，成本低，容易顯示控制，但不能夠顯示字符。 本系統(tǒng)主要由六個(gè)模塊組成：、測(cè)溫電路、發(fā)送電路、接收電路、顯示電路和報(bào)警電路。（2）發(fā)送電路和接收電路：由nRF24L01來完成無線數(shù)據(jù)的傳輸。（4）顯示電路：顯示當(dāng)前所測(cè)得的溫度。（6）電源模塊：提供電源。采用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片。發(fā)射端端電路圖見附錄一圖1。同時(shí)程序可以設(shè)定上下限報(bào)警溫度。本文設(shè)計(jì)一從機(jī)與一主機(jī)。主機(jī)為接收端，由AT89S52單片機(jī)，nRF24L01無線射頻模塊，顯示模塊，報(bào)警電路組成。STC89C52主控制器發(fā)射DS18B20接收STC89C52主控制器顯示電路報(bào)警電路 圖11 溫度無線采集報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2 主要元器件介紹 AT89S52單片機(jī)簡介STC89C52是一種低功耗、高性能具有8K可編Flash使用高密度存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)器。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)的Flash，256字節(jié)的RAM，32位I / O線，看門狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)六向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。在CPU工作停止，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作的空閑模式。這個(gè)模塊以單片機(jī)為中心，把程序代碼燒進(jìn)去，然后外接復(fù)位電路、振蕩電路、鍵盤控制、LED顯示電路、報(bào)警電路等子模塊。要使單片機(jī)工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖21示。連接方式為單片機(jī)中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。單片機(jī)在接通電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)這一過程確定單片機(jī)的起始工作狀態(tài)。一般復(fù)位包含上電自動(dòng)復(fù)位與外部按鍵的手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)要是在時(shí)鐘電路的工作以后，在RESET端持續(xù)的給出2個(gè)機(jī)器周期高電平就可以完成復(fù)位的操作。 時(shí)鐘電路就相當(dāng)于單片機(jī)的一個(gè)心臟，掌握著單片機(jī)的整個(gè)工作節(jié)奏。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有六個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為兩個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有十二個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，那么一個(gè)振蕩周期是1/12us。一般STC單片機(jī)資源比其它單片機(jī)要多，而且執(zhí)行的速度快；STC系列單片機(jī)使用串口對(duì)單片機(jī)進(jìn)行燒寫,下載程序較為方便；STC89C52單片機(jī)內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強(qiáng)抗干擾能力[3]。 nRF24L01概述nRF24L01是一款功耗低的新型單片射頻收發(fā)器件，～ ISM頻段。nRF24L01可以通過配置寄存器配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電這四種工作模式，具體如表21所示。FIFOC~+125176。由于DS18B20溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出都集中在一個(gè)芯片上，所以大大提高了抗干擾能力[5]。用于存放DS18B20ID編碼的ROM 只讀存儲(chǔ)器，它共有64位ROM。DS18B20測(cè)量的精度高，電路的連接相對(duì)簡單，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)至3根或2根端口線上，并且CPU只需要一根線就能夠和多個(gè)DS18B20進(jìn)行通信，其占用的微處理器端口比較少，可以節(jié)約較多的引線與邏輯電路。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)隨著生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的逐漸進(jìn)步，人們對(duì)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度要求也越來越嚴(yán)格。本設(shè)計(jì)選用DS18B20作為溫度采集元件，配合低功耗單片機(jī)的使用就能夠很巧妙地克服傳統(tǒng)上的不足。本設(shè)計(jì)由STC89C52作為主控CPU， DS18B20溫度采集模塊、nRF24L0l無線收發(fā)模塊和顯示模塊組成整個(gè)系統(tǒng)，如圖31所示。nRF24L01作為單片射頻收發(fā)芯片。如圖32與圖33。圖34 顯示電路 聲光報(bào)警電路。電路如圖35所示。設(shè)置鍵控制溫度上下限的選擇，加減鍵調(diào)節(jié)溫度的上下限值。圖36 按鍵連接電路圖 溫度采集模塊溫度傳感器DS18B20可直接與單片機(jī)相連完成數(shù)據(jù)的采集與處理，本設(shè)計(jì)中與發(fā)送端單片機(jī)的P26連接[8]，接口電路如圖37所示。電源接口電路如圖38其中P1為電池接口，SW2為電源開關(guān)。圖38 電源接口電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)穩(wěn)定正確的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。(2)各個(gè)功能的程序?qū)崿F(xiàn)模塊化。(3)在程序存儲(chǔ)區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)需要合理的規(guī)劃，既能夠節(jié)約內(nèi)存的容量，又能操作方便[9]。各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求都要設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序轉(zhuǎn)移，控制都可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。 發(fā)送部分發(fā)送部分的一個(gè)循環(huán)的總體思路是這樣
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