基于單片機(jī)的無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、. .PAGE21 / NUMPAGES25. .物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐項(xiàng)目名稱 無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置模擬 專業(yè)班級(jí) 物聯(lián)網(wǎng)112班 學(xué)生學(xué)號(hào) 2011133056 學(xué)生 王海超 指導(dǎo)教師 惠鵬飛 2014年 11月 23 日題目：無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置模擬：王海超 班級(jí)：物聯(lián)網(wǎng)112指導(dǎo)老師：惠鵬飛本設(shè)計(jì)用18D02溫度傳感器在探測(cè)端采集周圍環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，由NRF24L01無(wú)線模塊發(fā)射傳輸至監(jiān)測(cè)端，實(shí)時(shí)顯示到液晶屏上。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)端連接一個(gè)蜂鳴器，當(dāng)倆無(wú)線模塊連接出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，蜂鳴器提示報(bào)警。這樣確保了對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。摘要在科技飛速發(fā)展的今天，環(huán)境監(jiān)測(cè)已經(jīng)逐漸向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、科技化

2、、科學(xué)化等發(fā)展，在農(nóng)業(yè)、工作環(huán)境方面就顯得尤為重要，特別是環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，怎樣才能提高作物的產(chǎn)量、怎樣的環(huán)境才是作物適應(yīng)的，作物生長(zhǎng)需要的什么樣的溫度、濕度，需要的光照度是多少；怎樣才能在危險(xiǎn)的區(qū)域施工而不用擔(dān)心事故發(fā)生和減少因?yàn)橥饨绛h(huán)境變化而引起的事故。這些信息我們?cè)鯓觼?lái)獲得，這就需要我們用科學(xué)的力量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，也正因如此，本課題就應(yīng)運(yùn)而生了。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為主控制器。設(shè)計(jì)的主要思路是通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度、濕度的變化和光照的有無(wú)，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)AT89S52進(jìn)行初步處理，再通過(guò)帶有自定義無(wú)線傳輸協(xié)議的電路傳送給控制終端，并在控制終端上顯示采集到的環(huán)境信息。本課題主要由AT8

3、9S52單片機(jī)和NRF24L01無(wú)線傳輸模塊制作一個(gè)監(jiān)測(cè)探測(cè)，基于DS18B20、HS1101傳感器與光敏電阻的溫濕度和光強(qiáng)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)探測(cè)可以分別于各探測(cè)節(jié)點(diǎn)直接監(jiān)測(cè)，并能傳輸當(dāng)前探測(cè)到的環(huán)境溫度、濕度和光照信息給終端節(jié)點(diǎn)，配合終端硬件設(shè)計(jì)完成整個(gè)終端部分的軟件設(shè)計(jì)，目的是利用畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間學(xué)習(xí)一種利用AT89S52型單片機(jī)對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制的方法。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，NRF24L01，DS18B20，HS1101； AbstractIn technology rapid development today, environment monitoring has gradually to

4、 modernization and automation, technology and scientific development, such as in agriculture, working environment is particularly important, especially environment monitoring, how to increase crop yield, how to adapt to the environment is the crop, crop growth need what kind of temperature, humidity

5、, need what is the light; How to in dangerous area construction and dont worry accidents and less because of external environment change and cause accidents. The information we can get, this needs we use the power of science to solve this problem, also because of this, this topic is made.This system

6、 mainly adopts single-chip microcomputer controller. Design of the main ideas is through the sensor to monitor the environment temperature, humidity changes and illumination, and will have collected data transmission give monolithic integrated circuit AT89S52 preliminary treatment and then through w

7、ireless transmission agreement with custom send control circuits, and in control terminals terminal display on environmental information collected.This thesis mainly by NRF24L01 AT89S52 SCM and wireless transmission module making a monitoring based on DS18B20, HS1101 detection, the temperature and h

8、umidity sensor and photoconductive resistance of light intensity, automatic test system for the difference in the monitoring detection can detect nodes directly, monitor, and detects to transmit the current environmental temperature, humidity and light information to the terminal node, with terminal

9、 hardware design to complete the whole terminal part of the software design, the purpose is to use of graduation design this time learning a use of AT89S52 SCM control type of environment method.摘要和目錄統(tǒng)一編頁(yè)碼：為，Keywords:Microcontroller, NRF24L01, DS18B20, HS1101, photoconductive resistance目錄TOC o 1-3 h

10、 u HYPERLINK l _Toc9742 摘要 PAGEREF _Toc9742 I HYPERLINK l _Toc21602 Abstract PAGEREF _Toc21602 II HYPERLINK l _Toc3495 第1章 緒論 PAGEREF _Toc3495 1 HYPERLINK l _Toc16777 1.1 概述 PAGEREF _Toc16777 1 HYPERLINK l _Toc16775 1.2 無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc16775 1 HYPERLINK l _Toc32403 1.2.1 溫度傳感器的概況 PAGEREF _

11、Toc32403 1 HYPERLINK l _Toc8332 1.2.2無(wú)線傳輸模塊NRF24L01的概況 PAGEREF _Toc8332 2 HYPERLINK l _Toc16057 1.3 本文研究的意義 PAGEREF _Toc16057 2 HYPERLINK l _Toc27030 第2章 方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27030 4 HYPERLINK l _Toc25534 2.1方案介紹 PAGEREF _Toc25534 4 HYPERLINK l _Toc9276 2.2傳感器模塊 PAGEREF _Toc9276 4 HYPERLINK l _Toc14418

12、2.3 主機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc14418 5 HYPERLINK l _Toc5140 2.4 顯示模塊 PAGEREF _Toc5140 5 HYPERLINK l _Toc11953 2.5 無(wú)線收發(fā)模塊 PAGEREF _Toc11953 5 HYPERLINK l _Toc13156 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc13156 6 HYPERLINK l _Toc19738 31系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)主機(jī)CPU程序框圖 PAGEREF _Toc19738 6 HYPERLINK l _Toc22584 32系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)從機(jī)CPU程序框圖 PAGEREF _T

13、oc22584 733溫度模塊的設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc32527 PAGEREF _Toc32527 8 HYPERLINK l _Toc32551 第四章 無(wú)線模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32551 11 HYPERLINK l _Toc31100 4.1發(fā)射模塊 PAGEREF _Toc31100 11 HYPERLINK l _Toc20819 4.2接收模塊 PAGEREF _Toc20819 13 HYPERLINK l _Toc4410 第五章 硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4410 17 HYPERLINK l _Toc26478 結(jié)論 PAGEREF

14、_Toc26478 18 HYPERLINK l _Toc7818 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc7818 19第1章 緒論1.1 概述環(huán)境監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜而又十分細(xì)致的工作，溫度、濕度、光強(qiáng)、風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)的工作量很大，一般不允許出錯(cuò)，如果實(shí)行手工操作，須人手進(jìn)行大量復(fù)雜的工作，這就會(huì)耗費(fèi)工作人員大量的時(shí)間和精力，計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制時(shí)，不僅能夠保證溫濕度等準(zhǔn)確無(wú)誤、而且快速與時(shí)，便于工作人員進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)督與控制。1.2 無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)后，無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)迎來(lái)了新一輪的大規(guī)模研究和開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了眾多的用于軍事的研究項(xiàng)目。例如美國(guó)陸軍的“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”項(xiàng)目、“無(wú)

15、人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸表?xiàng)目、“戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境偵察與監(jiān)視系統(tǒng)”項(xiàng)目，還有美國(guó)海軍的“傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)”項(xiàng)目、“網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)”項(xiàng)目等。這些項(xiàng)目的研究使得美國(guó)陸軍和海軍提高了作戰(zhàn)能力，極其顯著的是，軍隊(duì)的情報(bào)偵察和獲取水平產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。我們可以看到無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。1.2.1 溫度傳感器的概況最早的溫度計(jì)是近代科學(xué)之父伽利略于1597年提出的，它是利用空氣熱膨脹原理的溫度計(jì)。然而這種溫度計(jì)使用不便，因此開(kāi)發(fā)了利用酒精和水銀熱膨脹的熱體溫度計(jì)，這就是最初機(jī)械溫度計(jì)。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了溫度傳感器，

16、例如熱電偶，它是基于塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電勢(shì)效應(yīng)而制成的。還有熱敏電阻，它是根據(jù)金屬和半導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化而變化的原理而制成的傳感器。這些都屬于基于物理原理的傳感器。而后，又出現(xiàn)了基于模擬電子技術(shù)的PN結(jié)傳感器，晶體溫度傳感器等等嘲。當(dāng)今，由于用于感溫的敏感材料越來(lái)越多，溫度傳感器的種類也越來(lái)越多。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，各種集成式、電子式的溫度傳感器相繼出現(xiàn)，使溫度傳感技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。我們用的DS18B20就是數(shù)字溫度的一個(gè)傳感器，DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根

17、通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。1.2.2無(wú)線傳輸模塊NRF24L01的概況近年來(lái)， 隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展， 無(wú)線通訊設(shè)備的集成化越來(lái)越高。本文介紹了一種選用高性能、低功耗的傳輸模塊。nRF24L01建立一個(gè)完整的系統(tǒng)所需的外部元件是晶振、電阻、電容和低成本的MCU,MCU和nRF24L01通過(guò)異步串行口或同步串行口連接。nRF24L01 嵌了ANT協(xié)議,可以方便地組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。ANT是一個(gè)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）通訊技術(shù),可以確保連接數(shù)據(jù)完整性,并是一個(gè)低成本、低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。該協(xié)議調(diào)制方式是采用GFSK調(diào)制,支持星型和端對(duì)端等多種組網(wǎng)形式,支持的節(jié)點(diǎn)是2到數(shù)千個(gè)以上所以

18、,它不但威脅到藍(lán)牙應(yīng)用還威脅到Zigbee 應(yīng)用。NRF24L01 是NORDIC 公司最近生產(chǎn)的一款無(wú)線通信通信芯片，采用FSK 調(diào)制，部集成NORDIC 自己Enhanced Short Burst 協(xié)議?？梢詫?shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1 對(duì)6 的無(wú)線通信。無(wú)線通信速度可以達(dá)到2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模塊的GERBER 文件，可以直接加工生產(chǎn)。嵌入式工程師或是單片機(jī)愛(ài)好者只需要為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留5 個(gè)GPIO，1 個(gè)中斷輸入引腳，就可以很容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的功能，非常適合用來(lái)為MCU 系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線通信功能。1.3 本文研究的意義無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有著巨大的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是將對(duì)21 世

19、紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。已有和潛在的傳感器應(yīng)用領(lǐng)域包括：軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、建筑物監(jiān)測(cè)等等。隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，各種傳感器網(wǎng)絡(luò)將遍布我們生活環(huán)境，從而真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在的計(jì)算”。以下簡(jiǎn)要介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面也有重要的應(yīng)用，最新的農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害和土壤墑情、氣候變化等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而確保農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。在農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)無(wú)線農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)有單片機(jī)構(gòu)成，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上配置了不同的傳感器，包括溫度、濕度、光照、鹽堿度等。節(jié)點(diǎn)間的距離可以達(dá)到百米以上，幾百個(gè)這樣的無(wú)線節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可覆蓋百畝

20、以上的土地。每個(gè)節(jié)點(diǎn)既實(shí)時(shí)監(jiān)視該點(diǎn)附近的溫度、濕度等情況，同時(shí)也無(wú)線雙向中轉(zhuǎn)信息，將信息傳輸?shù)教炀€圍的其他節(jié)點(diǎn)上，這樣即使某節(jié)點(diǎn)故障，附近的節(jié)點(diǎn)也可以建立新的通信鏈路，確保通信暢通。這樣的一套智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅可以自動(dòng)監(jiān)視農(nóng)作物環(huán)境，而且能在環(huán)境氣候發(fā)生災(zāi)害性變化時(shí)與時(shí)發(fā)出警報(bào)。另外，如果加裝相應(yīng)功能的傳感器，還可以為高價(jià)值農(nóng)業(yè)產(chǎn)品提供防盜功能。在工業(yè)方面，由于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室，工作人員可以在這里將控制指令傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行模塊進(jìn)行各種操作。這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，

21、使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長(zhǎng)的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無(wú)法鋪設(shè)電纜時(shí)，數(shù)據(jù)甚至無(wú)法傳輸，此時(shí)便需要利用無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。方案設(shè)計(jì)當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測(cè)信號(hào)是其核心任務(wù)；而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)

22、生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2.1方案介紹 根據(jù)題目要求本作品可以分為以下幾部分：顯示模塊、主機(jī)控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和環(huán)境溫度光照檢測(cè)模塊，如圖2.1所示。2.2傳感器模塊 在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣，然后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸、多點(diǎn)測(cè)量切換與放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差問(wèn)題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化，便于控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路，且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定

23、，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，測(cè)溫系統(tǒng)的電路就比較簡(jiǎn)單，體積也不大，TMS320LF2407 DSP評(píng)估板只需要一個(gè)I/O就可以帶驅(qū)動(dòng)多個(gè)DS18B20，容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。2.3 主機(jī)控制模塊 方案一：采用51單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且有功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，能滿足題目要求。方案二：采用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）作為系統(tǒng)的控制核心。由于FPGA具有強(qiáng)大的資源，使用方便靈活，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，并且可應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)

24、行功能擴(kuò)展。但其成本偏高，引腳較多，硬件電路布線復(fù)雜。根據(jù)以上具體分析選擇方案一。2.4 顯示模塊方案一：采用液晶顯示屏。液晶顯示屏（LCD）具有功耗小、輕薄短小無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以與影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。方案二：采用四位七段數(shù)碼顯示管分別顯示光照的有無(wú)、溫度的百、十、個(gè)位。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化，對(duì)外界環(huán)境要求較低。同時(shí)數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。因此原則方案一2.5 無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01 是NORDIC 公司最近生產(chǎn)的一款無(wú)線通信通信芯片，采用FSK 調(diào)制，部集成NORDIC 自己E

25、nhanced Short Burst 協(xié)議?？梢詫?shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1 對(duì)6 的無(wú)線通信。無(wú)線通信速度可以達(dá)到2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模塊的GERBER 文件，可以直接加工生產(chǎn)。嵌入式工程師或是單片機(jī)愛(ài)好者只需要為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留5 個(gè)GPIO，1 個(gè)中斷輸入引腳，就可以很容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的功能，非常適合用來(lái)為MCU 系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線通信功能。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件包括主機(jī)軟件和從機(jī)軟件，主機(jī)和從機(jī)軟件都是采用C語(yǔ)言編寫，固化在程序存儲(chǔ)器中。隨著科技自動(dòng)化水平的迅速提高，智能控制開(kāi)始在環(huán)境變化的領(lǐng)域得到應(yīng)用，人們對(duì)環(huán)境自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，環(huán)境變化規(guī)模的增大和種類繁多的控制設(shè)備在

26、環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的控制軟件己無(wú)法滿足用戶的各種需求。在開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的環(huán)境控制軟件時(shí)，當(dāng)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)：已開(kāi)發(fā)成功的控制軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴：正是由于環(huán)境控制采用了無(wú)線監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)，所以對(duì)主機(jī)控制軟件要求能夠針對(duì)不同的溫度下，能夠收到從機(jī)傳來(lái)的環(huán)境的變化并作出判定報(bào)警。31系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)主機(jī)CPU程序框圖(1)主程序框圖單片機(jī)通過(guò)中斷方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。用定時(shí)計(jì)數(shù)器1作為波特率發(fā)生器，同從機(jī)一樣，波特率取9600b/s。一幀數(shù)據(jù)包括一個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)地址數(shù)據(jù)判斷位和一個(gè)停止位。定時(shí)

27、器Tl采用工作方式2，串口采用方式3通信。圖3-1系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)主CPU主程序框圖（2）主中斷程序框圖如下：圖3-2系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)主機(jī)CPU中斷程序框圖32系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)從機(jī)CPU程序框圖(1)主程序框圖系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)從機(jī)CPU與主機(jī)CPU采用RS-232進(jìn)行串行通信，串行口均設(shè)為工作方式3，晶振頻率為12MHz，波特率為2400b/s，采用中斷方式進(jìn)行串行通信。圖3-3系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)從機(jī)CPU主程序框圖(2)中斷服務(wù)程序框圖系統(tǒng)通信從機(jī)CPU中斷程序框圖如圖4-4所示。圖3-4系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)從機(jī)CPU中斷程序框圖33溫度模塊的設(shè)計(jì)軟件功能：?jiǎn)?dòng)溫度采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示前

28、處理。硬件連接：DS18B20是單總線數(shù)字溫度器件，所以外圍電路設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單，3腳接電源， 1腳接地2腳為單總線數(shù)據(jù)端接一個(gè)上拉電阻與單片機(jī)的P27口相連接。器件介紹： DS-18B20采用獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。程序設(shè)計(jì)：/*初始化ds1820*/bit Init_DS18B20(void) DQ = 1 ; /DQ復(fù)位 Dey(8) ; /稍做延時(shí) DQ = 0 ; /單片機(jī)將DQ拉低 Dey(90) ; /精確延時(shí) 大于 480us DQ = 1 ; /拉高總線 Dey(8) ; presence=DQ

29、 ; /如果=0則初始化成功 =1則初始化失敗 Dey(100) ; DQ = 1 ; return(presence) ; /返回信號(hào)，0=presence,1= no presence /*讀一個(gè)字節(jié)*/unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i = 0 ;unsigned char dat = 0 ;for (i = 8 ; i 0 ; i-) DQ = 0 ; / 給脈沖信號(hào)dat = 1 ; DQ = 1 ; / 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat |= 0 x80 ;Dey(4) ;return(dat) ;/*寫一個(gè)字節(jié) */voi

30、d WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i = 0 ;for (i = 8 ; i 0 ; i-)DQ = 0 ;DQ = dat&0 x01 ;Dey(5) ; DQ = 1 ;dat=1 ; /*讀取溫度*/void Read_Temperature(void) Init_DS18B20() ; WriteOneChar(0 xCC) ; / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0 x44) ; / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20() ; WriteOneChar(0 xCC) ; /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 Write

31、OneChar(0 xBE) ; /讀取溫度寄存器 temp_data0 = ReadOneChar() ; /溫度低8位 temp_data1 = ReadOneChar() ; /溫度高8位 /*溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換*/void Disp_Temperature()display4=temp_data0&0 x0f ;display0=ditabdisplay4+0 x30 ; /查表得小數(shù)位的值display4=(temp_data0&0 xf0)4)|(temp_data1&0 x0f)4) ;display3=display4/100+0 x30 ;display1=display4%100

32、 ;display2=display1/10+0 x30 ;display1=display1%10+0 x30 ; if(display3=0 x30) /高位為0，不顯示 display3=0 x20 ; if(display2=0 x30) /次高位為0，不顯示display2=0 x20 ; 第4章 硬件設(shè)計(jì)4.1發(fā)射模塊模塊功能：接收探測(cè)端模塊采集的數(shù)據(jù)，發(fā)送給檢測(cè)端。程序設(shè)計(jì)：/*發(fā)射模塊引腳定義*/sbit CE = P17;sbit CSN = P12;sbit SCLK = P16;sbit MOSI = P11;sbit MISO = P15;sbit IRQ = P10;

33、/*發(fā)射模塊宏定義*/#define TX_ADDR_WITDH 5/發(fā)送地址寬度設(shè)置為5個(gè)字節(jié)#define TX_DATA_WITDH 6/發(fā)送數(shù)據(jù)寬度6個(gè)字節(jié)/*發(fā)射模塊相關(guān)函數(shù)*/unchar NRFACK();unchar NRFSPI(unchar date);unchar NRFReadReg(unchar RegAddr);unchar NRFWriteReg(unchar RegAddr,unchar date);unchar NRFReadRxDate(unchar RegAddr,unchar *RxDate,unchar DateLen);unchar NRFWrite

34、TxDate(unchar RegAddr,unchar *TxDate,unchar DateLen);unchar NRFRevDate(unchar *RevDate);void NRFSetTxMode(unchar *TxDate);void NRF24L01Int();unchar CheckACK();/unchar bdata sta;/*NRF設(shè)置為發(fā)送模式并發(fā)射*/void NRFSetTxMode(unchar *TxDate)/發(fā)送模式 CE=0; NRFWriteTxDate(W_REGISTER+TX_ADDR,TxAddr,TX_ADDR_WITDH);/寫寄存器

35、指令+接收地址使能指令+接收地址+地址寬度NRFWriteTxDate(W_REGISTER+RX_ADDR_P0,TxAddr,TX_ADDR_WITDH);/為了應(yīng)答接收設(shè)備，接收通道0地址和發(fā)送地址一樣NRFWriteTxDate(W_TX_PAYLOAD,TxDate,TX_DATA_WITDH);/寫入數(shù)據(jù) /*下面有關(guān)寄存器配置*/ NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_AA,0 x01); / 使能接收通道0自動(dòng)應(yīng)答 NRFWriteReg(W_REGISTER+EN_RXADDR,0 x01); / 使能接收通道0 NRFWriteReg(W_REGISTER+S

36、ETUP_RETR,0 x0a); / 自動(dòng)重發(fā)延時(shí)等待250us+86us，自動(dòng)重發(fā)10次 NRFWriteReg(W_REGISTER+RF_CH,0 x40); / 選擇射頻通道0 x40 NRFWriteReg(W_REGISTER+RF_SETUP,0 x07); / 數(shù)據(jù)傳輸率1Mbps，發(fā)射功率0dBm，低噪聲放大器增益NRFWriteReg(W_REGISTER+CONFIG,0 x0e); / CRC使能，16位CRC校驗(yàn)，上電 CE=1;/led=0; /發(fā)送指示燈亮Delay(5);/保持10us秒以上/*檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)*/unchar CheckACK() /用于發(fā)射st

37、a=NRFReadReg(R_REGISTER+STATUS); / 返回狀態(tài)寄存器if(TX_DS|MAX_RT) /發(fā)送完畢中斷 / led=1;/發(fā)送指示燈滅 NRFWriteReg(W_REGISTER+STATUS,0 xff); / 清除TX_DS或MAX_RT中斷標(biāo)志 CSN=0; NRFSPI(FLUSH_TX);/用于清空FIFO ！關(guān)鍵！不然會(huì)出現(xiàn)意想不到的后果！大家記?。?CSN=1; return(0);else return(1);4.2接收模塊模塊功能：接收發(fā)射模塊發(fā)射過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，傳送給液晶屏。程序設(shè)計(jì)：#include#define unchar unsigned

38、 char#define unint unsigned int/*引腳定義與聲明*/sbit led=P35;sbit buzzer=P32;sbit RS=P27;/7sbit RW=P26;/6sbit EN=P25;/5#define DataPort P0sbit CE =P17;sbit CSN =P12;sbit SCLK =P16;sbit MOSI =P11;sbit MISO =P15;sbit IRQ =P10;unchar code TxAddr=0 x34,0 x43,0 x10,0 x10,0 x01;unchar bufferdata7;unchar bdata s

39、ta;sbit RX_DR=sta6;sbit TX_DS=sta5;sbit MAX_RT=sta4;/*延時(shí)函數(shù)*/void Delay(unint t)unint x,y;for(x=t;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/* LCM1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void LCD_Write_Data(unchar date)RS=1;RW=0;Delay(5);EN=1;DataPort=date;EN=0;/* LCM1602顯示字符串函數(shù)*/void LCD_Write_String(unchar x,unchar y,unchar *str)if(y=0)LCD_Write_

40、Cmd(0 x80+x);elseLCD_Write_Cmd(0 x80+0 x40+x);while(*str!=0)LCD_Write_Data(*str);str+;/*1602顯示字符函數(shù)*/void LCD_Write_Char(unchar x,unchar y,unchar s)if(y=0)LCD_Write_Cmd(0 x80+x);elseLCD_Write_Cmd(0 xc0+x); LCD_Write_Data(s);/*NRF24L01初始化函數(shù)*/void nRF24L01Int() Delay(2);CE=0;CSN=1;SCLK=0;IRQ=1; /* nRF2

41、4L01設(shè)置為接收模式并接收數(shù)據(jù)*/void nRFSetRXMode()CE=0;nRFWriteTxData(W_REGISTER+RX_ADDR_P0,TxAddr,TX_ADDR_WITDH); nRFWriteReg(W_REGISTER+EN_AA,0 x01);nRFWriteReg (W_REGISTER+EN_RXADDR,0 x01);nRFWriteReg (W_REGISTER+RF_CH,0 x40);nRFWriteReg(W_REGISTER+RX_PW_P0,TX_DATA_WITDH); nRFWriteReg(W_REGISTER+RF_SETUP,0 x07); nRFWriteReg(W_REGISTER+CONFIG,0 x0f);CE = 1;Delay(66);/* nRF24L01接收數(shù)據(jù)*/void GetData()sta=nRFReadReg(R_REGISTER+STATUS);if(RX_DR) CE=0;nRFRead