基于單片機的無線溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計湖南理工標準畢業(yè)論文格式解讀

1、學(xué)號 14112101*畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）題目: 基于單片機的無線溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計作 者 * * * 屆 別2015屆院 別 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè) 自動化 指導(dǎo)教師 職 稱 完成時間2015年 5月 18日湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）摘要溫濕度測量在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷奈锢砹?，?業(yè)生產(chǎn)、機械制造、制藥、煙草、檔案的保管、糧食的儲存等領(lǐng)域?qū)囟群蜏囟扔蟹?常嚴格的要求。傳統(tǒng)的溫濕度傳感器需通過較復(fù)雜的電路才能將溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字 信號，且遠距離傳輸會引起很大誤差。監(jiān)控室與現(xiàn)場之間必須敷設(shè)大量的電纜，非常 麻煩。所以為了適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要、為了滿足大型

2、場所的測量、為了能進行方便快 捷的維護操作，文中設(shè)計的系統(tǒng)采用無線溫濕度檢測的方案，不必敷設(shè)電纜，可以節(jié) 省費用和時間。該采集系統(tǒng)分為采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊， 以 AT89C52芯片為主控芯 片，利用數(shù)字式溫濕度傳感器 DHT11 進行溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集，采用 nRF24L01 無線傳輸模塊進行無線通信，顯示屏 LCD1602 對溫濕度進行顯示。使用 Keil C51 編 程軟件對系統(tǒng)進行軟件設(shè)計，最后完成實物制作并對實物進行測試。測試結(jié)果顯示， 系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸后在 LCD1602 上實時顯示，可實現(xiàn)溫濕度采集、 無線傳輸和顯示功能，并能在溫度或者濕度在超過報警上限時發(fā)出警

3、報，因此具有一 定的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 ：溫濕度測量； AT89C52；溫濕度傳感器；無線傳輸湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）AbstractTemperature and temperature requires strict very much in industrial production, machinery manufacturing, pharmaceutical, tobacco, file storage, grain storage and other fields. The traditional temperature and humidity sensors

4、required by the complex circuit to make temperature signal into digital signal, it will cause big error for the remote transmission. Its very troublesome to lay a number of cables between the control room and the scene. In order to adapt to the industrial and agricultural production, the needs of la

5、rge places measurement, maintain and operation convenient. This system is based on wireless transmission so it can save cost and time and without cable. The acquisition system is divided into the acquisition module and the data processing module, based on AT89C52, Temperature and humidity data acqui

6、sition of the digital temperature and humidity sensor DHT11, Wireless communication with nRF24L01 wireless transmission module, Temperature and humidity display LCD1602. Using Keil C51 to design the software of the system, then complete the physical production and test it. Test results shows that th

7、e system can display the collected data after the wireless transmission and can be displayed on LCD1602 in real time., Temperature and humidity, wireless transmission and display functions can be achieved, And it can issue an alert when temperature or humidity exceeds the limit of the alarm, So, it

8、has certain application value and application prospect.Key Words: Temperature and humidity measurement; AT89C52; humidity sensor; wireless transmissionII湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）目錄 TOC o 1-5 h z 摘 要 I HYPERLINK l bookmark6 o Current Document Abstract II HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章 緒 論 1 HYP

9、ERLINK l bookmark12 o Current Document 溫濕度檢測技術(shù)的簡介 1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程與意義 1溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程 1單片機的發(fā)展 2溫濕度檢測技術(shù)研究的意義 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 論文的組織結(jié)構(gòu) 3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第二章 溫濕度檢測系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方案的選擇 4 HYPERLINK l bookmark20 o Curren

10、t Document 系統(tǒng)的基本原理概述 4系統(tǒng)功能 4系統(tǒng)總體功能設(shè)計 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 系統(tǒng)設(shè)計方案選擇 5主控芯片選擇 5溫濕度傳感器的選擇 5無線模塊選擇 5顯示模塊選擇 6 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.3 設(shè)計要求 6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 本章小結(jié) 6 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 HYPERLINK l book

11、mark30 o Current Document 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計 7單片機控制模塊 7溫濕度采集模塊 10無線傳輸模塊 12 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 數(shù)據(jù)處理模塊 15單片機控制模塊 15數(shù)據(jù)處理模塊中的無線傳輸模塊 16LCD1602 液晶顯示模塊 16 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.6 本章小結(jié) 18III湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ） TOC o 1-5 h z H

12、YPERLINK l bookmark38 o Current Document 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 19 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 編程環(huán)境 19編程環(huán)境介紹 19編程語言 19 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 系統(tǒng)軟件設(shè)計 19數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計 19數(shù)據(jù)處理模塊軟件總體設(shè)計 21 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 無線收發(fā)模塊軟件設(shè)計 22無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 22無線接收模塊軟件設(shè)計 22 HYPERLINK l bookm

13、ark46 o Current Document 本章小結(jié) 23 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 第五章 系統(tǒng)性能測試 24 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 軟件調(diào)試 24件調(diào)試工具 24軟件調(diào)試原理及結(jié)果 25 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 硬件調(diào)試 26所設(shè)計出來的硬件 26硬件調(diào)試方案 27測試結(jié)果 27 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 本章小結(jié) 29 HYPERLINK l bo

14、okmark56 o Current Document 第六章 總 結(jié) 30 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 參考文獻 31致 謝 32 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 附錄一 檢測發(fā)送模塊原理圖 33 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 附錄二 接收顯示模塊原理圖 34IV湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )第一章 緒 論溫濕度檢測技術(shù)的簡介無線溫濕度檢測器是一種用于倉庫和蔬菜大棚等具有溫濕度檢測、無線傳 輸、溫濕度顯示和超限報警功能的儀器。 系

15、統(tǒng)由發(fā)送端和接收端兩部分組成。 發(fā) 送端將溫度傳感器檢測到的溫度值經(jīng)單片機進行數(shù)據(jù)處理后， 通過無線收發(fā)模塊 無線發(fā)送， 接收端將接收到的數(shù)據(jù)信息顯示在液晶屏上， 并附加溫度限設(shè)置和超 限報警功能。 無線檢測系統(tǒng)需實現(xiàn)參數(shù)信息實時且快速有效的檢測， 其服務(wù)模式 是向人們提供一個更高效， 更快捷、更全面服務(wù)。 由于當前的檢測技術(shù)比較滯后， 檢測過程中會遇到很多困難和難題， 本論文便著手研究更好的檢測方案， 利用現(xiàn) 有的無線檢測技術(shù)， 在傳統(tǒng)的檢測方法里尋找突破， 努力讓檢測水平達到一個新 的高度，提供科學(xué)可靠的檢測數(shù)據(jù)， 使用無線檢測網(wǎng)絡(luò)， 可以大大降低布線和管 理的難度，也可以大幅減少物力、人

16、力、資金的投入，從而降低成本。無線檢測 系統(tǒng)具有不借助外部網(wǎng)絡(luò)、 快速安裝、抗毀性強等特點， 可以使人們在任何時間、 地點和任何環(huán)境條件下獲取大量的、可靠的數(shù)據(jù)信息。溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程與意義溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程溫度測量是現(xiàn)代檢測技術(shù)非常重要的組成部分， 在保證產(chǎn)品的質(zhì)量、 節(jié)約能 源和生產(chǎn)安全等方面起著尤其關(guān)鍵的作用。在溫度測量方面 1，各個國家都有著 自己的研究成果， 前蘇聯(lián)研究出了分辨能力達到了 0.0001的壓電石英頻率溫度 計，具有溫度與頻率線性特性溫度范圍而在-40 230之間，理論上可達0.00001。美國的 25 歐標準鉑電阻溫度計，分辨率甚至有 0.00002，我國生

17、 產(chǎn)的石英溫度檢測器誤差在 0.05以內(nèi)，分辨率高達 0.0001。我國航天工業(yè)總 公司研制的 5901(STP-1000)型粘貼式測溫片，靜態(tài)測溫精度為 0.5%，快速響應(yīng) 時間小于 0.013s。人類在 18 世紀就發(fā)明了干濕球濕度計，這種濕度計的準確度取決于干球、 濕球兩支溫度計本身的精度， 這種濕度計必須處于通風狀態(tài)， 在紗布水套、水質(zhì)、 風速都滿足一定要求的時候， 才能達到規(guī)定準確度。 這種濕度計的準確度一般只 有 5 7RH，只能算是勉強可以用來測量濕度， 不適用于要求比較高的場所。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）隨著科技的發(fā)展，近幾十年來特別是近 20 年電子式濕度傳感器發(fā)展起迅

18、速，濕 度傳感器的準確度越來越高，電子式濕度傳感器 2準確度可以達 2 3RH。濕度傳感器研究方面國外比國內(nèi)起步的要早， 目前處于國際領(lǐng)先地位的是德 國和美國，測量精度可達 2%RH。近幾年，電阻式濕度傳感器發(fā)展非?？?，電 阻式陶瓷濕度傳感器在特性方面做了非常大的工作投入， 并且在高分子電阻式濕 度傳感器上做了進一步的研究，這種傳感器有出色的穩(wěn)定性、精度和響應(yīng)特性， 應(yīng)當引起足夠的重視。 根據(jù)工業(yè)自動化的控制要求， 為了滿足更高精度領(lǐng)域的需 要，國內(nèi)外正在進行新型濕度傳感器的研制與開發(fā)。大規(guī)模集成電路技術(shù)以及光通信技術(shù)的迅速發(fā)展， 信息的傳輸和處理技術(shù)有 著劃時代的進展， 發(fā)展相對比較滯后的傳

19、感器技術(shù)業(yè)得到了世界的普遍重視。 所 以，今后一個時期傳感器技術(shù)會成為研究的新方向，有可能會形成較大產(chǎn)業(yè)。單片機的發(fā)展單片機的發(fā)展 3歷史如果以 8 位單片機的推出作為起點的話大致可分為以下 幾個階段：（1）第一階段（ 1976-1978）：單片機的探索階段。以 Intel 公司的 MCS-48 為代表。它的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有 Motorola 、 Zilog 等，他們都取得了比較滿意的效果。這就是 SCM 誕生的年代， “單機片 ” 一詞也從此為人們所熟知。（2）第二階段（ 1978-1982）單片機的完善階段。 Intel 公司在 MCS-48 的基 礎(chǔ)上，推出

20、了 MCS-51 系列單片機，這一系列的單片機功能更加完善、性能更加 穩(wěn)定。它為通用總線型單片機體系奠定了以下四個方面的結(jié)構(gòu)。具有非常完善的外部總線結(jié)構(gòu)。 MCS-51系列設(shè)置了 8 位的總線結(jié)構(gòu)， 包括 8 位數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)和 16 位地址總線結(jié)構(gòu)以及控制總線和可以拓展的具有更 多通信功能的串行通信的接口。CPU 外圍的一些功能單元使用集中管理的模式。位地址空間和位操作方式具有工控特性。指令系逐漸統(tǒng)趨于完善，并且還額外增加了許多控制功能的指令。（3）第三階段（ 1982-1990）：單片機向微控制器發(fā)展階段，也就是 8 位單片 機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出的階段。 MCS-51 系列的

21、應(yīng)用越來越廣泛， 許多電氣廠商都選擇使用 80C51為 MCU ，逐漸單片機當中用到了許多測控系統(tǒng) 中使用的接口技術(shù)、電路技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、可靠性技術(shù)等，所以智 能控制的特征得到了強化，也能拓展出更多外圍電路功能。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）溫濕度檢測技術(shù)研究的意義溫度和濕度是工業(yè)、 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)。 伴隨著工業(yè)農(nóng)業(yè)中 應(yīng)用的科技飛速發(fā)展， 對產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中溫度的測量需求也越來越多， 也顯得 越來越重要。 尤其是對溫度要求比較嚴格， 但是布線又不方便的情況下， 這時就 采用無線溫度測量。我國進入 21 世紀后，特別是在加入世貿(mào)組織后 4，國內(nèi)的溫濕度檢測系統(tǒng)

22、的 產(chǎn)品面臨著巨大的挑戰(zhàn)。 尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)， 急需運用自動控制技術(shù)、 電子技術(shù)對 產(chǎn)品進行改造和提升。 例如在商業(yè)中紡織行業(yè)中， 紡織品的質(zhì)量很大程度上受溫 濕度的影響， 但目前一些紡織企業(yè)對車間溫濕度的測控手段仍然十分落后， 甚至 有些還在使用測溫貼片， 采用人工調(diào)節(jié)風機、 閥門的方法，其控制效果可想而知。 在醫(yī)學(xué)制藥行業(yè)中，由于微生物對溫度的要求很高，就需要高精度的溫度監(jiān)測， 如果采用無線溫度測量的話可以完全保證測溫的無菌化。 在農(nóng)業(yè)中， 隨著農(nóng)業(yè)向 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展， 必需擺脫那些落后的傳統(tǒng)的養(yǎng)殖、 耕作方式， 應(yīng)該采用現(xiàn)代更加科 學(xué)的技術(shù)來迎接進口農(nóng)產(chǎn)品所帶來的挑戰(zhàn)， 同時打進國外市場。 近

23、年來， 全國各 地出現(xiàn)了越來越多的新型溫室大棚， 可以種植反季節(jié)花卉、 蔬菜甚至水果。 隨著 調(diào)溫冷庫的大量興建，溫濕度測控技術(shù)的研究有了更加廣闊的市場。論文的組織結(jié)構(gòu)論文分為六章，各章的內(nèi)容安排如下：第 1 章為緒論，主要介紹了溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和意義； 第2章主要介紹了溫濕度檢測技術(shù)的基本原理和設(shè)計方案并根據(jù)設(shè)計要求選 取系統(tǒng)的主要功能模塊器件。第3章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括無線檢測系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端的 電路設(shè)計， 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求完成傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、 無線數(shù)據(jù)通信模塊、 報 警電路、鍵盤電路、時鐘振蕩電路和復(fù)位電路設(shè)計。第4章主要介紹了系統(tǒng)軟件方面的介紹，包括軟件的編程

24、語言和編程環(huán)境。 第5章主要介紹了系統(tǒng)性能方面的測試，從軟件測試和硬件實物測試兩方面 具體的進行了驗證， 通過對無線檢測系統(tǒng)的實物進行調(diào)試， 對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性、 抗干擾能力、通信距離等方面進行測試。 證明了系統(tǒng)的理論和實際應(yīng)用的可行性。第 6 章對本論文進行工作總結(jié)。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）第二章 溫濕度檢測系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方案的選擇系統(tǒng)的基本原理概述系統(tǒng)功能根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)的主要內(nèi)容（功能）如下：（1）實現(xiàn)溫濕度自動檢測，能滿足常用工農(nóng)業(yè)環(huán)境中的溫濕度檢測需求；（2）實現(xiàn)無線傳輸功能，（3）用 LCD1602 顯示溫濕度，溫度單位；（4）高溫、高濕度自動報警，溫濕度報警上限可

25、調(diào)；系統(tǒng)總體功能設(shè)計 溫濕度的檢測的方法多種多樣， 可以運用的技術(shù)和可供選擇的器件也是種類 繁多。所以， 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案可以在滿足系統(tǒng)整體性能指標的前提下， 結(jié)合 系統(tǒng)使用的環(huán)境， 盡量選擇簡單實用、 容易實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)， 器件的選用盡量滿足參 數(shù)合適、性能穩(wěn)定、功耗較低、成本低廉以及較好的互換性能等性能指標。系統(tǒng) 盡量采用近幾年來比較成熟的溫濕度傳感技術(shù)、 無線通信技術(shù)、 數(shù)據(jù)處理技術(shù)和 功能化模塊來構(gòu)造基本的系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機作為主控制器，無線溫濕度檢測系統(tǒng)是一種基 于射頻技術(shù)的無線濕溫度檢測裝置。 此系統(tǒng)由傳感器、接收機以及顯示芯片組成。 傳感器由數(shù)字溫濕度傳感

26、器芯片 DHT11，單片機 AT89C52，低功耗射頻傳輸單 元 nRF24L01 等組成。如圖 2.1 所示，溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理后經(jīng) nRF24L01 發(fā)送出去，接收模塊經(jīng) nRF24L01 接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理、 保存后在 LCD1602 上顯示，若檢測出溫度超過所設(shè)定的上限值，則發(fā)出警報， 監(jiān)測人員也可根據(jù)實際需要，設(shè)定符合特定場所需要的溫濕度上限值。單片機對 nRF24L01 的對外接口進行 SPI 讀寫操作，以此來控制 nRF24l01 的工作模式，將其設(shè)置成接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)的模式，從而完成無線數(shù)據(jù)傳輸。溫濕度MnRF24L01傳感器C無線發(fā)射電源U采集模塊設(shè)置

27、M液晶顯示無線接收C電源U報警接收模塊圖 2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)圖4湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）系統(tǒng)設(shè)計方案選擇根據(jù)硬件連接方式以及各項功能的實現(xiàn)方法， 將整個系統(tǒng)劃分為信號采集與 放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機模塊、無線發(fā)射模塊、液晶顯示模塊、電源模 塊。主控芯片選擇方案一：采用傳統(tǒng)的 AT89C525 單片機作為主控芯片。此芯片價格便宜、操 作簡便，低功耗，比較經(jīng)濟實惠。方案二：采用宏晶科技有限公司的 STC12C5A60S2增強型 51 單片機作為主 控芯片。此芯片內(nèi)置 ADC 和 SPI 總線接口，且內(nèi)部時鐘不分頻，可達到 1MPS。 價格適中。從性能和價格上綜合考慮我們選擇方案一，即

28、用 AT89C52 作為本系統(tǒng)的主 控芯片。溫濕度傳感器的選擇方案一：由于傳感器 DS18B20 價格便宜，硬件簡單，傳感器直接輸出數(shù)字 信號，便于控制，并且 DS18B20 可以采用單總線傳輸，一根總線能掛載多個傳 感器，易于擴展。但是 DS18B20 的溫度精度為 0.5 C，對于溫度要求很嚴格的應(yīng) 用領(lǐng)域不大適合，而且需要自行拓展需要的濕度測量模塊，過程相對比較復(fù)雜， 所以 DS18B20 無法滿足要求。方案二：采用了高精度溫度傳感器 DHT11，DHT1167 不但實現(xiàn)了溫濕度的 測量，而且靈敏度高、反應(yīng)時間短，因此可作為此系統(tǒng)電路的信號檢測器。與目 前大多數(shù)傳感器相比，它具有控精度高

29、、體積小、無污染、使用方便等優(yōu)點。從上述兩個方案的對比看出 DS18B20無法滿足系統(tǒng)指標，我們采用 DHT11 作為溫溫濕度度傳感器。無線模塊選擇方案一：采用 GSM 模塊進行通信， GSM 模塊功能的實現(xiàn)， 需要借助手機卡 或者移動衛(wèi)星， 雖然能夠進行遠距離傳輸， 但是這種方案的成本比較大， 而且需 要內(nèi)置 SIM 卡，通信過程需要收取費，后期的成本也比較高。方案二：采用 TI 公司 CC2430 無線通信模塊，此模塊內(nèi)部集成了高性能的 8051 內(nèi)核，并且采用 Zigbee 總線模式，它的傳輸速率可以達到 250kbps。但是 此模塊價格高昂，不適用于此系統(tǒng)的設(shè)計，且 Zigbee 協(xié)議

30、相對比較復(fù)雜。方案三：采用 NORDIC 公司生產(chǎn)的工作在 2.4GHz2.5GHz 的 ISM 頻段的 無線射頻收發(fā)器芯片 NRF24L0189 模塊進行通信， NRF24L01 是一款高性能、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）低功耗的無線通信模塊。如果加 PA能傳輸上千米的距離， NRF24L01 模塊采用 SPI 總線通信的模式，所以電路簡單、操作方便，而且價格也比較便宜。綜合各方面因素考慮， 最終選擇方案三， 即以 NRF24L01 模塊作為本系統(tǒng)的 無線通信模塊。顯示模塊選擇方案一：選擇 LCD1286410做顯示模塊。這款液晶顯示屏主控為 ST7920 且 帶字庫，是一款比較通用的顯

31、示屏，能夠顯示出大多數(shù)常用的漢字以及 ASCII 碼，且能夠顯示圖片以及描點畫線，可設(shè)計成比較理想的結(jié)果。方案二：采用 LCD1602 字符液晶做顯示模塊， LCD1602 是一款通用的字符 液晶顯示模塊，它能夠顯示數(shù)字和字符等信息，且容易控制，價格還比較便宜， 性價比很高。綜合以上方案，我們選擇了經(jīng)濟實惠的字符液晶 LCD1602 作為接收端的顯 示模塊。設(shè)計要求采用 AT89C52作為系統(tǒng)的 MCU ，采用字符液晶 LCD1602 作為顯示模塊， 采用 DHT11 作為系統(tǒng)的溫濕度傳感器，采用 nRF24L01 作為系統(tǒng)的無線傳輸模 塊，以無線傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)， 要求系統(tǒng)有溫度顯示部分和濕

32、度顯示部分， 要求 完成硬件電路的設(shè)計、制作和調(diào)試。本章小結(jié)本章主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求進行各個模塊硬件的選擇。 首先列出了系統(tǒng)所 要實現(xiàn)的功能，介紹了系統(tǒng)總體功能的設(shè)計。 然后根據(jù)功能要求對溫濕度傳感器、 主控芯片、 無線模塊和顯示模塊的選擇進行了闡述， 分別列舉了多種方案并從中 選擇最適合此次系統(tǒng)設(shè)計需求的方案。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)設(shè)計整個無線溫濕度檢測系統(tǒng)分成溫濕度采集及發(fā)送和溫濕度數(shù)據(jù)接收及顯示兩個大的模塊， 兩者之間溫濕度數(shù)據(jù)的傳輸采用無線通信方式。 數(shù)據(jù)采集及發(fā) 送模塊負責溫濕度數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送， 數(shù)據(jù)接收及顯示負責溫濕度數(shù)據(jù)的接收處 理并顯示

33、。系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)流程圖如圖 3.1和圖 3.2所示。圖 3.1 溫濕度采集端圖 3.2 溫濕度接收端數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計單片機控制模塊本次選用傳統(tǒng)的 AT89C52 單片機作為主控芯片， AT89C5211 是性能比較高 的 8位 CMOS 單片機。內(nèi)含 8Kb 可以反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器，還有 256 B 隨機存取的數(shù)據(jù)存儲器，采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)， 內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH 存儲單元，擦寫周期多達 1000次，內(nèi)部 RAM 有 256字節(jié)，可編程 I/0 口 32個，16位定時計數(shù)器 3 個，中斷源 8個，還有 可編程串行 UART 通道。所以

34、足夠滿足大多數(shù)控制系統(tǒng)對資源的需要。 AT89C52管腳說明 12VCC：電源GND：接地AT89C52 單片機的外部引腳圖如圖 3.3 所示。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 3.3 AT89C52 外部引腳圖P0口： P0口是一個 8 位漏級開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。對 P0口端口寫“ 1”時，引腳作高阻抗輸入。當 AT89C52訪 問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器的時候時， P0端口也會被作為低 8 位地址/ 數(shù)據(jù)復(fù)用。 在這種模式下的時候， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。P1 口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的雙向 8位 I/O 口，P1的輸出緩沖級 可驅(qū)

35、動 4 個 TTL邏輯電平。由于內(nèi)部上拉電阻的原因，對 P1口寫“ 1”時，將輸 出電流。此外，與 AT89C51不同之處是， P1.0 和 P1.1 還可分別作為定時 / 計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入和輸出，具體如表 3.1 所示。表 3.1 P1.0 和 P1.1 的第二功能引腳號功能特性P1.0T2（定時/ 計數(shù)器 2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出P1.1T2EX定時/ 計數(shù) 2 捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）P2 口： P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的雙向 8位 I/O 口，P2輸出緩沖級 可驅(qū)動吸收或輸出電流 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入端口使用時，只需對

36、 P2口 寫“1”，內(nèi)部上拉電阻會把端口拉高。由于內(nèi)部電阻的原因，作為輸入端口使用 時，外部被拉低的引腳將會有輸出電流。P3 口：P3口是一個內(nèi)部具有上拉電阻的雙向 8位 I/O 口，P3輸出緩沖級可 以驅(qū)動 4 個 TTL邏輯電平。對 P3口寫“ 1”時，內(nèi)部的上拉電阻會把端口拉高， 此時可作為輸入口使用。 作為輸入端口使用時， 由于內(nèi)部電阻的原因， 被外部拉 低的引腳將會有輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線以外，更重要的是它 有第二功能，如表 3.2 所示。表 3.2 P3 口引腳第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0（外部

37、中斷 0）P3.3INT1（外部中斷 1）P3.4T0（定時器 0 外部輸入）P3.5T1（定時器 1 外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST ：復(fù)位輸入。晶振工作時， RST腳持續(xù) 2 個機器周期以高電平將使用單 片機復(fù)位。PROG ：地址鎖存器控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 在 Flash 編程時，此引腳（ PROG ）也使用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時 器或時鐘使用。PSEN ：外部程序儲存器的選通信號。當 AT89C52從外部程序

38、存儲器執(zhí)行外 部存儲器的代碼時， PSEN 在每個機器周期會被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)儲 存器時， PSEN將不被激活。EA/VPP ：訪問外部程序存儲器的控制信號。為了可以從 0000HFFFFH的 外部存儲器讀取指令， EA 端必須保持低電平。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 端 應(yīng)該接 VCC。XTA L1 ：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTA L2：振蕩器反相放大器的輸出端。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）AT89C52單片機在數(shù)據(jù)采集模塊中的引腳原理圖如圖 3.4 所示。圖 3.4 數(shù)據(jù)采集模塊單片機控制芯片原理圖溫濕度采集模塊DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款內(nèi)部含有已

39、經(jīng)校準的數(shù)字信號輸出的溫濕 度傳感器，包括一個電阻式濕度檢測元件和一個 NTC 溫度檢測元件 13 。DHT11 運用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)， 確保此傳感器具有非常高的可 靠性與長期的穩(wěn)定性。 此產(chǎn)品具有響應(yīng)快速、 品質(zhì)優(yōu)越、 抗干擾能力超強和性價 比高等優(yōu)點。每個 DHT11 傳感器在生產(chǎn)時都在嚴格要求的環(huán)境中進行了校準且 保留了校準系數(shù)， 在對檢測信號進行處理時， 傳感器內(nèi)部會自動調(diào)用內(nèi)部校準系 數(shù)。 DHT11 傳感器功耗極低、體積超小，采用的是單線制串行接口，這使系統(tǒng) 的集成變得非常的方便快捷。10湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 3.5 DHT11 引腳接線圖DHT

40、11 傳感器產(chǎn)品為在出廠時進行了 4 針單排引腳的封裝。在進行系統(tǒng)設(shè) 計時連接非常方便，可根據(jù)用戶需求提供特殊封裝形式。圖3.5 位 DHT11 引腳接線圖，其中的空引腳未拓展使用。引腳說明如表 3.3 所示。表 3.3 DHT11 引腳說明引腳號引腳名稱類型引腳說明1VCC電源正電源輸入， 3V-5.5V DC2DOUT輸出單總線，數(shù)據(jù)輸入 / 輸出引腳3NC空空腳，擴展未用4GND地電源地DHT11 的供電電壓為 3V5.5V。傳感器接通電源后，需要在一秒內(nèi)不發(fā)送 任何指令，以越過不穩(wěn)定的狀態(tài)。引腳（ VDD ，GND）之間可以增加一個 100nF 的電容，此電容可以起到去耦濾波的作用。

41、DATA 用于 MCU 與 DHT11 之間的 通訊，它們之間的通信格式采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間為 4ms 左右， DHT11 在發(fā)送一次開始信號后會自動進入高速模式，等開始信號結(jié)束后，發(fā)送 響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，同時觸發(fā)一次信號采集，此時用戶便可以選擇讀 取所采集的數(shù)據(jù)。如果 DHT11 接收到了開始信號并觸發(fā)了一次溫濕度采集，但 在沒有接收到主機發(fā)送的開始信號的情況下， DHT11 不會主動進行溫濕度采集。 當采集完數(shù)據(jù)后， DHT11 會自動轉(zhuǎn)換到低功耗模式。表 3.4 所示為 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器在 VDD=5V ， T = 25時的電氣特 性如，采樣周期

42、間隔不得低于 1 秒鐘。11湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）表 3.4 電氣特性參數(shù)條件MinTYPMax單位供電DC355.5V測量0.52.5mA供電電路平均0.21mA待機100150uA采樣周期秒1次圖 3.6 所示為所制作傳感器模塊成品，其中藍色部分為 DHT11 數(shù)字溫濕度 傳感器。圖 3.6 傳感器模塊成品圖無線傳輸模塊無線發(fā)射模塊用的是 nRF24L0114 ，這是一款由 NORDIC生產(chǎn)的工作在 2.4GHz-2.5GHz頻段的單片無線接收方芯片。無線接收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、 功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制解調(diào)器、增強型“ SchockBurst ”模式控制器。 芯片的工作頻

43、率選擇和協(xié)議可以通過 SPI 口進行設(shè)置，兼容大多數(shù)的單片機芯 片，完成無線數(shù)據(jù)傳輸工作。應(yīng)用的領(lǐng)域也非常廣泛，可以用于無線鼠標、鍵盤 控制，無線門禁、無線智能設(shè)備等等。12湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 3.7 管腳分布圖圖 3.7 為 nRF24L01 管腳分布圖 性能參數(shù)： 小體積， QFN20 4x4mm 封裝。 電壓工作范圍， 1.9V3.6V ，輸入引腳可承受高達 5V 電壓輸入。 工作溫度范圍， -40 +80。 工作頻率范圍， 2.400GHz 2.525GHz。 發(fā)射功率可選擇為 0dBm、-6dBm、-12dBm 和-18dBm。 數(shù)據(jù)傳輸速率支持 1Mbps、2Mbp

44、s1 。 低功耗接收時工作電流 12.3mA， 0dBm 功率發(fā)射時 11.3mA ，掉電模式時僅 為 900nA 。 126 個通訊通道， 6 個數(shù)據(jù)通道，滿足多點通訊和調(diào)頻需要。 增強型“ ShockBurst”工作模式，硬件的 CRC 校驗和點對多點的地址控制 每次數(shù)據(jù)包可傳輸 1 32Byte 的數(shù)據(jù)。 4線 SPI通訊端口， 通訊速率最高可達 8Mbps，適合與各種 MCU 連接，編程 簡單。 可通過軟件設(shè)置傳輸速率、通訊地址、工作頻率和數(shù)據(jù)包長度。 MCU 可通過 IRQ 引腳快判斷是否完成數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。13湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 3.8 nRF24L01 原理圖

45、根據(jù)此芯片的數(shù)據(jù)手 15 ，設(shè)計如圖 3.8 所示外圍電路，即可通過配置 nRF24L01 的寄存器將其配置為發(fā)射、接收、掉電及空閑四種工作模式，各個模 式下寄存器配置數(shù)據(jù)如表 3.5 所示。表 3.5 nRF24L01 工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO 寄存器狀態(tài)接收模式111-發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中發(fā)射模式1010停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機模式 2101TX_FIFO 為空待機模式 11-0無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦?-待機模式 1 主要用于降低系統(tǒng)平均電流，晶體振蕩器在這種模式下正常工作；在當 FIFO 寄存器為空且 CE=1 時進入待機模式 2；所

46、有配置字在待機模式 下仍然保留。在掉電模式下電流損耗最小，同時 nRF24L01 也不工作，但其所有14湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）nRF24L01 引腳接線圖如配置寄存器的值仍然保留。 數(shù)據(jù)采集模塊中的無線模塊圖 3.9 所示。圖 3.9 數(shù)據(jù)采集端 nRF24L01數(shù)據(jù)處理模塊單片機控制模塊 數(shù)據(jù)處理模塊中的單片機控制模塊設(shè)置和數(shù)據(jù)采集模塊中的單片機控制模塊采用相同單片機，其不同之處就是單片機 AT89C2引腳所接的外圍器件不同， 從而實現(xiàn)不同功能。 數(shù)據(jù)處理模塊所需實現(xiàn)的功能為溫濕度數(shù)據(jù)的無線接收、 處理及顯示。單片機AT89C52.10所示圖 3.10 數(shù)據(jù)處理模塊單片機控制芯片原

47、理圖15湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )數(shù)據(jù)處理模塊中的無線傳輸模塊 數(shù)據(jù)處理模塊中的無線傳輸模塊所需實現(xiàn)的功能是對數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送出 來的溫濕度數(shù)據(jù)進行接收， 同樣采用 nRF24L01，與數(shù)據(jù)采集模塊中的 nRF24L01 不同的是，數(shù)據(jù)處理模塊中的 nRF24L01 已設(shè)置成接收模式，數(shù)據(jù)處理模塊中的 無線模塊 nRF24L01 引腳接線圖如圖 3.11所示圖 3.11 數(shù)據(jù)處理端 nRF24L01LCD1602 液晶顯示模塊LCD1602 字符型液晶顯示模塊 是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等 點陣式 LCD ，它是 16*2 的顯示的。 LCD1602 管腳采用標準的 16 腳接口

48、，其 中：1 腳：VSS 為電源地。2腳： VDD 接 5V 電源正極。3腳：V0 端可以調(diào)整液晶顯示器對比度，此端口接正電源時， 對比度最弱， 此端口接地時， 對比度最高，如果對比度過高， 有可能會導(dǎo)致“鬼影”現(xiàn)象的出 現(xiàn)，進行系統(tǒng)設(shè)計時可以加一個 10K 的電位器，用來調(diào)整液晶顯示器的對比度。4 腳： RS 為寄存器的選擇端口，出現(xiàn)高電平 1 時，選擇數(shù)據(jù)寄存器，若出 現(xiàn)低電平 0 時，則選擇指令寄存器。5腳：RW 為讀寫信號端口。6腳： EN端為使能 (enable)端。714腳：D0D7為 8位雙向數(shù)據(jù)傳輸線。15 16腳：空引腳或者背燈電源。 15 腳正極， 16腳負極。1602 液

49、晶模塊共有 11條控制指令在其控制器內(nèi)部，如表 3.6 所示。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）表 3.6 控制命令表LCD1602 工作狀態(tài)有讀寫指令和讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，控制信號設(shè)置如表 3.7表 3.7 LCD1602 工作狀態(tài)命令讀狀態(tài)輸入RS=L ， R/W=H ，E=H輸出D0D7= 狀態(tài)字寫指令輸入RS=L ，R/W=L ，D0D7= 指令碼， E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H ， E=H輸出D0 D7=數(shù)據(jù)LCD1602 字符型液晶接線原理圖如圖 3.12 所示17湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 3.12 LCD1602 液晶顯示器接線圖LCD1602 字符型液晶顯示器

50、實物圖如圖 3.13 所示圖 3.13 LCD1602 液晶顯示器實物圖3.6 本章小結(jié)本章首先介紹了整個系統(tǒng)運行的基本原理，分成兩大模塊，包括數(shù)據(jù)采集模 塊和數(shù)據(jù)處理模塊。 接著分別介紹了兩大模塊所包含的小模塊， 數(shù)據(jù)采集模塊包 含有單片機模塊、 無線傳輸模塊、 溫濕度檢測模塊。 數(shù)據(jù)處理模塊包含有單片機 模塊、無線傳輸模塊、液晶顯示模塊。其中具體介紹了各模塊的功能和特點，以 及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。18湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計編程環(huán)境編程環(huán)境介紹編程軟件使用 Keil C51，是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片 機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)

51、17，提供了包括 C 編譯器、宏編譯、庫管理、連接器和 一個功能強大的仿真調(diào)試器等內(nèi)在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)軟件 （uVis10n）將這些部分組合在一起。如果使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是 你的不二之選，即使不使用 C語言而僅用匯編語言編程， 其方便易用的集成環(huán)境、 強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。歷經(jīng)多年，軟件版本已經(jīng)從 KeiluVis10n2 版本更新到 KeiluVis10n5 版本，而我此次用的為 KeiluVis10n4 版本。編程語言本次使用的編程語言為 C 語言 18 ，它是一種計算機程序設(shè)計語言， 它既有高 級語言的特點，也具有匯編語言的特點，

52、與匯編語言相比， C 語言在功能上、結(jié) 構(gòu)性、可讀性、可維護性有明顯的優(yōu)勢，因此易于學(xué)習和應(yīng)用，深受廣大軟件愛 好者的喜愛。 C 語言功能豐富，表達能力強、使用靈活方便、應(yīng)用面廣、目標程 序效率高、可移植性好。兼?zhèn)涓呒壵Z言與低級語言的優(yōu)點，屬于一種中間語言。 它是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言， 非常適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。 有較豐富的數(shù)據(jù)類型、 運算符以及函數(shù)供以選用。 直接與內(nèi)存打交道， 使修改、 編輯其他程序與文檔變 得輕松、簡單。 C 語言是國際上廣泛流行的計算機高級語言，深受廣大軟件開發(fā) 愛好者的喜愛，它是非常適合用來描述系統(tǒng)的語言，即可以用來編寫系統(tǒng)軟件， 也可以編寫應(yīng)用軟件。 早期的操作系統(tǒng)

53、軟件主要是用匯編語言編寫的， 但是匯編 語言依賴于計算機硬件程序的可移植性和可讀性，而 C 語言兼具一般語言優(yōu)點 還能克服其他語言的缺點。它的應(yīng)用范圍非常廣泛，具有很強的數(shù)據(jù)處理能力， 可以用于各類編程軟件使用，例如單片機以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。系統(tǒng)軟件設(shè)計數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計首先初始化 DHT11 模塊將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳送至單片機，主機通過配 置寄存器使數(shù)據(jù)采集模塊中的 nRF24L01處于發(fā)送狀態(tài)， 從而實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的 采集與發(fā)送。圖 4.1 為采集模塊的主程序流程圖。19湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）圖 4.1 采集模塊主程序在進行采集模塊軟件設(shè)計時， 要將 nRF24L01 設(shè)置

54、為發(fā)送狀態(tài)， TRX_CE=0， TX_EN=1 ，如圖 4.2 所示為溫濕度采集流程圖。圖 4.2 溫濕度采集流程圖20存儲數(shù)據(jù)并發(fā)送應(yīng)答信號， 接收端軟件設(shè)計流程圖。圖 4.3 接收端軟件總體設(shè)計21湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）數(shù)據(jù)處理模塊軟件總體設(shè)計接收部分的總體思路是先初始化 LCD1602 和單片機 I/O 口，再將 nRF24L01 配置成接收模式，然后就是一個無限循環(huán)，單片機不斷地讀 nRF24L01 的工作狀 態(tài)寄存器來監(jiān)測接收模塊的工作狀態(tài)。 當發(fā)現(xiàn) nRF24L01 接收到了數(shù)據(jù)后單片機同時控制 LCD1602 顯示接收到的溫濕度數(shù)據(jù)。 圖 4.3湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

55、（論文 ）無線收發(fā)模塊軟件設(shè)計無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 在配置發(fā)送模式時必須先進入待機或掉電模式才能對 nRF24L01 的寄存器進 行配置。寄存器的配置主要包括：寫數(shù)據(jù)到 FIFO，使能接收通道 0 自動應(yīng)答， 使能接收通道 0，設(shè)置自動重發(fā)延時等待時間以及最大自動重發(fā)次數(shù)，選擇射頻 通道，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)置發(fā)射功率，使能 CRC 校驗等等。整個發(fā)射過程 的流程圖如圖 4.4：圖 4.4 無線發(fā)射模塊工作流程圖無線接收模塊軟件設(shè)計 在配置發(fā)送模式時必須先進入待機或掉電模式才能對 nRF24L01 的寄存器進 行配置。寄存器的配置主要包括：寫數(shù)據(jù)到 FIFO，使能接收通道 0 自動應(yīng)答，22湖

56、南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）使能接收通道 0，設(shè)置自動重發(fā)延時等待時間以及最大自動重發(fā)次數(shù)，選擇射頻 通道，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)置發(fā)射功率，使能 CRC 校驗等等。整個發(fā)射過程 的程圖如下圖 4.5：圖 4.5 無線接收模塊工作流程圖本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)設(shè)計的軟件編程環(huán)境，然后分從數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè) 計、數(shù)據(jù)處理模塊軟件設(shè)計和無線收發(fā)模塊軟件設(shè)計這三個大的方面講解了系統(tǒng) 總程序及子程序的設(shè)計思想， 并分別介紹了各子模塊的程序流程及最后總程序的 流程，系統(tǒng)軟件采用模塊化編程思路， 增加整個程序的可讀性， 也利于整體軟件 調(diào)試。23湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）第五章 系統(tǒng)性能測試5.1

57、 軟件調(diào)試件調(diào)試工具用 KeiluVis10n4 打開已經(jīng)編輯好的程序， 將參數(shù) CPU設(shè)為 STC11L08XE晶, 振 設(shè)為 22.1184MHZ，波特率為 9600bit/s, 設(shè)置編譯后輸出 hex 文件，接著編譯全 部文件，得到 hex 文件。如圖 5.1 所示，串口調(diào)試助手是一款交流工具 圖 5.1 串口調(diào)試助手主面板可以將無線溫濕度檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊分別通過USB接口連接到電腦上， 用專業(yè)的 STC公司芯片燒入工具 STC-ISP將程序編譯得到后的 hex 文件燒入到 STC11L08XE芯片中，然后打開串口調(diào)試助手設(shè)置好參數(shù)，即可 得到軟件調(diào)試結(jié)果。 通過查看

58、兩個模塊中的寄存器數(shù)據(jù)來判斷兩個模塊的工作狀 態(tài)。軟件測試的優(yōu)點就是可以極大的節(jié)省時間和硬件成本，能及時的發(fā)現(xiàn)問題， 可以很快的排除問題和修改程序，做到系統(tǒng)在軟件方面的完美調(diào)試。24，能 在 PC 機與單片機之間形成交流通道，進行數(shù)據(jù)傳輸。能設(shè)置數(shù)據(jù)位、校驗位和 停止位，可以自動識別串口，并且能以十六進制或者 ASCII 碼發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。 本次實驗中需要用串口調(diào)試助手實時對程序進行調(diào)試。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）軟件調(diào)試原理及結(jié)果第一步軟件調(diào)試主要是調(diào)試無線發(fā)射接收模塊， 使無線發(fā)射機收模塊能正常 通信。由于官方提供的程序大都是成品的程序， 并且牽涉到了發(fā)送和接收兩個模 塊，在此次調(diào)試

59、中采用分開調(diào)試，并且先取消自動應(yīng)答模式，簡單的進行發(fā)送 - 中斷，接收-中斷。是否發(fā)送和接收成功可以通過查看無線發(fā)射機收模塊的狀態(tài) 寄存器，我們要用到的兩個重要的寄存器 STATUS 和 FIFO_STATUS，寄存器的 意義如下圖 5.2 和圖 5.3：圖 5.2 STAUS 寄存器圖 5.3 FIFO_STATUS 寄存器首先進行發(fā)射模塊的調(diào)試， 發(fā)送部分的工作流程是配置寄存器使芯片工作于 發(fā)送模式，后拉高 CE 端至少 10us，再讀狀態(tài)寄存器 STATUS，判斷是否是發(fā)送25湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ）完成標志位置位， 再清標志，清數(shù)據(jù)緩沖。如果數(shù)據(jù)發(fā)送成功， 則 STATUS 的

60、值 為 0 x2e，F(xiàn)IFO_STAUS 寄存器的值應(yīng)該是 0 x11。接著進行接收模塊調(diào)試， 接收部分的工作流程是先配置寄存器使芯片工作于 接收模式，后拉高 CE 端至少 130us，再讀狀態(tài)寄存器 STATUS，接著判斷是否 是接收完成標志位置位， 然后清標志， 讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)， 最后清數(shù)據(jù)緩沖。對照寄存器描述，接收正確時 STATUS的值應(yīng)該是 0 x40，對于 FIFO_STATUS 的情況就多了些，因為數(shù)據(jù)寬度的不同也會造成寄存器的值不一樣， NRF24L01 最大支持 32 字節(jié)寬度，就是說一次通訊最多可以傳輸 32個字節(jié)的數(shù)據(jù)， 在這種 情況下，接收成功讀數(shù)據(jù)之前寄存器值應(yīng)