【正文】 .......................................................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................................................................... 20 主程序流程圖 .................................................................................................. 20 NRF4L01 數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 ............................................................................... 20 NRF4L01 數(shù)據(jù)接收子程序 ............................................................................... 22 溫濕度采集子程序 .......................................................................................... 22 液晶顯示子程序 .............................................................................................. 22 LCD1602 的指令 ........................................................................................ 22 LCD1602 數(shù)據(jù)顯示子程序流程圖 ............................................................ 24 致謝 .............................................................................................................................. 27 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 28 附錄 1 系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................................... 29 附錄 2 源程序代碼 ..................................................................................................... 30 6 1 引言 隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展進(jìn)步 ,許多工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程以及民用場合都需要對環(huán)境的溫 度和濕度進(jìn)行檢測并控制，比如：糧倉、溫室蔬菜大棚、通信基站、電力變電房、藥廠、圖書館、博物館等 [1]。很多企業(yè)提倡對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)，而溫度是預(yù)防性維護(hù)中最重要的監(jiān)控參數(shù)，溫度的過高或過低都可能潛藏著安全隱患。 在傳統(tǒng)的溫濕度測量中分別采用溫度傳感器和濕度傳感器采集溫度和濕度信號并通過布置大量的電纜或?qū)Ь€進(jìn)行有線傳輸在多測點的情況下 這種方法無疑大大 增加了成本和系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性同時安裝拆卸繁瑣不靈活信號容易受到干擾 [2]。對所需因素的手動搜集可以 是零星的，不連續(xù)的，并且會在錯誤的測量中發(fā)生變化。 無線獨特的傳感器節(jié)點可以減少用于監(jiān)控環(huán)境所需要的時間和精力。 并且，這些數(shù)據(jù)也允許安置在關(guān)鍵位置，而不需要在危險情況下放置專門人員 [3]。 所以在種種因素下，采用無線檢測系統(tǒng)的優(yōu)越性就體現(xiàn)出來了 [4]。 方案一： STC89C51 的 主 CPU電路選用 STC89C52RC 系列 單片機(jī) ， STC89C52RC是采用 8051 核的 ISP（ In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時鐘頻率 為 80MHz，片內(nèi)含 8K Bytes 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀 程序存儲器 ，器件兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) 及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位 中央處理器 和 ISP Flash 存儲單元 ，具有在系統(tǒng)可編程（ ISP）特性，配合 PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了購買 通用編程器 ，而且速度更快。 方案二： AT90S8515 是一種 AVR 系列單片機(jī)，使用它系統(tǒng)無需程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及 A／ D 轉(zhuǎn)換器，大大簡化了硬件的設(shè)計。電荷耦合器件 CCD 是在大規(guī)模集成電路工藝基礎(chǔ)上研制雨成的 MOS 型集成電路芯片。利用攝像鏡頭 CCD把實時圖像信息通過光電 轉(zhuǎn)換而再現(xiàn)信息存儲與傳遞功能。它具有體積小、分辨率高、穩(wěn)定性能良好、抗電磁干擾等特點 [5]。 由于本課題顯示的信息簡單，不需要顯示8 復(fù)雜的信息，若采用 該系統(tǒng) 就造成資源浪費。 溫濕度 檢測部分是用來顯示 溫濕 度信息，科學(xué)家根據(jù)不同的 檢測 要求研制出多種方案，本人提取 幾 種可以應(yīng)用在本次系統(tǒng)的方案進(jìn)行比較。相對濕度傳感器 HIH3610 在供電電壓為 5V 時，其消耗電流僅為 200mA，其輸出電壓為： V out=V supply[(sensor％ RH)+0． 16]，若 V supply固定為 5V，則其值僅由相對溫度值決定。 HIH3610 測量濕度值還與環(huán)境溫度有關(guān)，故應(yīng)進(jìn)行溫度補償，補償公式為： RH=(sensor％ RH)／1． 0546— 0． 0216T。 DS2438 硬件資源有 2 個 ADC 和 1 個溫度傳感器；電壓 ADC 對 0 一 IOV 輸入信號實現(xiàn) 10 位變換或通過內(nèi)部多路開關(guān)對 0— 5V 輸入信號實現(xiàn) 9 位變換，用來讀取加 在電源引腳上的電壓硬件資源有 2 個ADC 和 1個溫度傳感器，電壓 ADC 對 0— 10V 輸入信號實現(xiàn) 10位變換或通過內(nèi)部多路開關(guān)對 0— 5V 輸入信號實現(xiàn) 9 位變換，用來讀取加在電源引腳上的電壓。 DSl8820 本身帶有命令集和存儲器，微處理器通過發(fā)出控制命令，對DSl8820 的存儲器 進(jìn)行讀寫，完成溫度測量。 方案二： SHT11 是單片集成的數(shù)字溫濕度傳感器，所有信號的調(diào)理都在芯片內(nèi)部完成，采用 I2C 總線串行接口電路實現(xiàn)通信，完成數(shù)據(jù)和時鐘的傳輸，而且直接輸出數(shù)字信號。在實際測量中由于 SHT11 的輸出特性呈一定的非線性，采用軟件補償以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。 方案三： HMP45D 溫濕度傳感器 是由溫度 傳感器 和 濕度 傳感器組成。鉑電阻的特點是：溫度系數(shù)較大，即靈敏度較大；電阻率較大，易于繞制高阻值的元件；性能穩(wěn)定，材料易于提純；測溫精度高，復(fù)現(xiàn)性好。 HMP45D 溫濕度傳感器的頭部 必須有 保護(hù)濾紙，防止感應(yīng)元件被塵埃污染。所以，應(yīng)定期拆開傳感器的頭部網(wǎng)罩，清洗濾紙或者更換新的濾紙 [7]。其次，該溫濕度傳感器必須 安裝在百葉箱內(nèi)。 這會使得檢測的結(jié)果失去一定的準(zhǔn)確性。 綜上所述，方案二比較符合本次設(shè)計的要求。 經(jīng)總結(jié)，歸納了以下 兩 種方案。它由頻率合成囂、功率合戒器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，外圍元件少，不用外加聲表面振蕩器，天線可采用 PBC環(huán)形天線或單端鞭狀天線，發(fā)射功率最太為 10 dBm．接收功率為 460 dBm，在開闊地傳輸距離一般可達(dá) 600 m 以上。但一般調(diào)諧不可大于 200 m[8]。 10 方案二： nRF24L01 是一款工業(yè)級內(nèi)置鏈路層邏輯的 超低成本的無線收發(fā)芯片 ,nRF24L01 支持多點間通信 ,最高傳輸速率達(dá) 2Mbit/s,比藍(lán)牙具有更高的傳輸速度。與藍(lán)牙不同的是 ,nRF24L01 沒有復(fù)雜的通信協(xié)議 ,它完全對用戶透明通過一個標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 接口與外圍控制器連接 ,同種產(chǎn)品之間可以自由通信 ,并且比藍(lán)牙產(chǎn)品更便宜?；谝陨咸攸c，該無線傳輸模塊滿足本次設(shè)計的需要。 方案一：選擇主控為 ST7920 的帶字庫的 LCD12864 來顯示信息。 方案二：采用字符液晶 LCD1602 顯示信息， 1602 是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價格便宜，容易控制。 綜上所述 ，我們選擇了經(jīng)濟(jì)實惠的字符液晶 LCD1602 來作為接收端的顯示。 本次設(shè)計的無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)有上位機(jī)子系統(tǒng) （發(fā)送端）