畢業(yè)論文---基于單片機的溫度濕度采集顯示控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概論4</b></p><p><b>　　1.1 前言4</b></p><p>　　1.2 主要研究內容和意義4</p><p>　　2 系統(tǒng)設計總體方案5</p>&

2、lt;p>　　2.1 方案論證5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)框圖5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設計7</p><p>　　3.1 單片機及相關電路7</p><p>　　3.2 模數(shù)轉換模塊12</p><p>　　3.3 環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊15</p><p&

3、gt;　　3.4 NRF905無線模塊18</p><p>　　3.5 控制模塊23</p><p><b>　　4 軟件設計24</b></p><p>　　4.1總體程序流程圖設計24</p><p>　　4.2分模塊程序設計25</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調試

4、28</b></p><p>　　5.1 PCB板制作元器件封裝的選取和擺放28</p><p>　　5.2 電路板的調試28</p><p>　　5.3 軟件調試29</p><p>　　5.4 軟硬件結合調試29</p><p><b>　　6 總結30</b></

5、p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　致 謝 詞32</b></p><p><b>　　獨撰聲明33</b></p><p><b>　　翻譯資料34</b></p><p>　　基于單片機

6、的溫度濕度</p><p><b>　　采集顯示控制系統(tǒng)</b></p><p>　　作 者 張偉 指導老師：劉亞軍</p><p>　　（年級專業(yè)：2008級電子信息工程—通訊方向）</p><p>　　摘 要：文中討論采用STG89C52單片機為核心，NRF905無線模塊作為橋梁來實現(xiàn)室內環(huán)境中溫度和濕度的采

7、集，傳輸；并通過LCD顯示屏來查看溫度和濕度的變化，及時做出調整的可能性。給出了無線采集模塊，無線接收模塊，LCD顯示模塊，控制模塊及STC89C52單片機構成的溫度濕度采集顯示控制系統(tǒng)的設計方案。并詳細介紹了無線模塊的硬件組成和軟件的工作流程。文章重點闡述了STC89C52單片機，無線采集模塊，無線接收模塊的特點和功能。采用這種方案，不必敷設電纜，節(jié)省了費用和時間。該系統(tǒng)體積小，精確度較高，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，功耗低，功能易擴展，適用于

8、實驗室，倉庫，家庭等多種應用領域。</p><p>　　關鍵詞：STC89C52單片機 LCD顯示屏 NRF905無線收發(fā) 系統(tǒng)監(jiān)測 溫濕度傳感器</p><p>　　Based on single chip microcomputer temperature humidity Collection display and control system</p><

9、;p>　　Author: zhang wei guide teacher: liu YaJun</p><p>　　(grade level 2008 professional: electronic and information engineering-communication direction)</p><p>　　Abstrac ：This paper discusse

10、s the STG89C52 microcontroller as the core, NRF905 wireless module used as a bridge to achieve in indoor environment temperature and humidity of the collection, transmission; And through the LCD screen to see the change

11、of the temperature and humidity, make timely adjust the possibility. Given the wireless acquisition module, wireless receiving module, LCD display module, control module and STC89C52 single-chip computers.the temperature

12、 humidity collection display and</p><p>　　Key words:STC89C52microcontroller LCDdisplay theNRF905wireless transceiver monitoring system temperature and humidity sensor</p><p><b>　　1 概論&

13、lt;/b></p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)在社會對信息的采集，控制需求變得越來越重要，因而作為獲取信息的手段如：傳感器技術,無線技術也得到了顯著地發(fā)展。而溫度，濕度作為與人們生活息息相關的信息元素也越發(fā)的得到重視，例如：在農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)、倉儲管理、氣象預測、生活起居及科學研究中對溫度，濕度都有十分嚴格的要求。而這所需

14、用到的方法就不得不提到傳感器技術和無線技術的應用。傳感器在環(huán)境數(shù)據(jù)采集方面扮演著重要的角色；再加上無線技術，便可以將很多的物體信息連接成一個網(wǎng)絡。</p><p>　　環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集在現(xiàn)代工業(yè)和人們的日常生活中都有重要的意義，它作為科學技術發(fā)展的一個綜合性的結果，在越來越多的領域扮演著重要的角色，如何使數(shù)據(jù)采集的多樣化，方便化和精度化是人們一直以來努力思考探索的方向。正是基于這種需要我設計了該套裝置?；趩纹?/p>

15、機的溫濕度采集顯示控制動裝置，預計通過無線技術來遠程獲取環(huán)境溫濕度參數(shù)，有效的避免了危險環(huán)境給人們帶來的傷害。無線控制的移動平臺可以很好的彌補遠程操作而帶來的不便。當然我這套裝置只是探索性、實驗性的去設計制作，肯定會存在許多的不足之處，希望在以后的研究中間改進加強。</p><p>　　1.2 主要研究內容和意義</p><p>　　本設計主要包含無線采集模塊系統(tǒng)，無線接收模塊系統(tǒng)兩大部分

16、，能夠實現(xiàn)對環(huán)境中溫度，濕度的數(shù)據(jù)有效采集，傳輸，顯示和控制；并以LCD顯示的方式來提醒工作者及時了解環(huán)境中溫濕度的變化，并及時作出適當?shù)恼{整，保證環(huán)境中所需的正常溫濕度。特別適用于農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)、倉儲管理、氣象預測、生活起居及科學研究中；也適用于家庭環(huán)境，有利于家人身心健康。而通過無線模塊實現(xiàn)顯得更加方便，快捷。不僅減少了有線連接的繁瑣，而且有效的避免了電氣干擾，增加了系統(tǒng)的有效性。</p><p>　　2 系統(tǒng)

17、設計總體方案</p><p><b>　　2.1 方案論證</b></p><p>　　用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來測量濕度的方法，早已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。這是因為測量濕度要比測量溫度復雜得多，溫度可獨立測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓、溫度）的影響。利用STC89C52單片機強大的功能，同時結合智能傳感器測量溫濕度有快速和使用簡便等特點，設計了一個溫濕度采集

18、系統(tǒng)來對溫濕度進行實時監(jiān)控。通過對實際環(huán)境的溫濕度測量，證明了該系統(tǒng)硬件電路布局設計簡單合理，體積小，功能齊全，精度高，成本低，性價比相當高，是一款可以普及化的高精度溫濕度參數(shù)檢測儀。</p><p>　　本設計通過溫濕度傳感器來采集環(huán)境中的溫度和濕度數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)處理后再通過無線采集模塊將兩種參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至無線接受控制模塊，并用LCD液晶顯示屏顯示，讓我們清晰的了解到環(huán)境中的溫濕度情況。</p>&

19、lt;p>　　2.2 系統(tǒng)框圖 </p><p>　　根據(jù)設計要求及論證分析，本設計系統(tǒng)所包含的總體電路方框圖如下圖1,圖2所示：</p><p><b>　　圖1 溫濕度采集板</b></p><p>　　圖2 溫濕度顯示控制板</p><p>　　為了達到上述功能，主要設計的硬件模塊有：單片機控制最小系統(tǒng)（S

20、TC89C52單片機）、模數(shù)轉換模塊（ADC0809）、溫度傳感器模塊(DS18B20)、濕度傳感器模塊（HR31）、無線傳輸接收模塊(NRF905)、LCD12864液晶顯示模塊、控制模塊。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設計</p><p>　　3.1 單片機及相關電路</p><p>　　3.1.1.STC89C52單片機簡介 </p>&

21、lt;p>　　STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6

22、向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。 單片機STC89C52引腳圖如圖3所示：</p><p>　　圖3 STC89C52

23、單片機引腳圖</p><p>　　下面就對本系統(tǒng)用到的STC89C52單片機的結構和功能進行介紹：</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制

24、造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p><b>　　主電源引腳：2根；</b></p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源；</p><p>　　GND(Pin20)：接地線；</p><p>

25、　　外接晶振引腳：2根；</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端；</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端；</p><p><b>　　控制引腳：4根；</b></p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位

26、；</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號；</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號；</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令；</p><p>　　可編程輸入/輸出引腳：32根；<

27、;/p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根；</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7；</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 ；</p><

28、;p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 ；</p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7。</p><p>　　STC89C52主要功能如表1所示：</p><p>　　表1 STC89C52主要功能</p><p>　　3.1.

29、2.STC89C52單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　控制芯片最小系統(tǒng)采用標準的8051單片機最小系統(tǒng)電路。包括控制芯片STC89C52單片機、晶振電路和復位電路。單片機最小系統(tǒng)如圖4所示：</p><p>　　圖4 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　3.1.3.晶振電路的選擇</p><p>　　晶振電路設計如圖5所示：</p&g

30、t;<p><b>　　圖5 晶振電路</b></p><p>　　在晶振電路中使用了兩個30PF的電容（C1，C2）和一個晶振（Y1），分別接的是單片機的18，19引腳，晶振頻率選取的是11.0592MHZ,是因為主要考慮到在串口通信時的誤碼率的問題。下面給出最常用的兩種晶振頻率11.0592MHZ、12MHZ在同一波特率、同一定時器方式下串口通信時傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率的對比，見

31、下圖6所示：</p><p>　　圖6 不同晶振頻率下誤碼率對比</p><p>　　從以上對比，不難看出，在9600bps波特率下：采用11.0592MHZ的晶振頻率進行串口通信時是沒有誤差的，通信質量很好。而12MHZ的晶振頻率卻高達8.51％的誤差！這樣大誤碼率，顯然是不能保證串口通信的質量的。雖然在12MHZ晶振頻率下降低波特率到一定數(shù)值時，誤差是可以忽略的，但是這是以犧牲波特率為

32、前提的，其必然降低串口通信的通信速率，故也不是很明智的辦法。所以綜合多方面考慮，我們最終采用了11.0592MHZ的晶振頻率。</p><p>　　3.1.4.復位電路的設計</p><p>　　復位是單片機的初始化的操作。單片機控制器在上電啟動運行時，都需要先復位。其作用是使CPU和控制器中其它部件處于一個確定的初始狀態(tài)，從這個狀態(tài)開始工作，因而，復位是一個很重要的操作方式。但單片機本身

33、是不能進行自動復位的。必須配合相應的外部復位電路才能實現(xiàn)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用按鍵電平復位電路，其連接方式如圖7所示：</p><p>　　圖7 按鍵電平復位電路</p><p>　　3.2 模數(shù)轉換模塊 </p><p>　　3.2.1.ADC0809的選用</p><p>　　模數(shù)轉換ADC0809是美

34、國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。是目前國內應用最廣泛的8位通用A/D芯片 。</p><p>　　3.2.2.主要特性</p><p>　　(1)8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位； </p><p>　　(2)具有轉換起

35、停控制端；</p><p>　　(3)轉換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）；</p><p>　　(4)單個+5V電源供電 ；</p><p>　　(5)模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準；</p><p>　　(6)工作溫度范圍為-40～+85攝氏度；</p><

36、p>　　(7)低功耗，約15mW。 </p><p>　　3.2.3.內部結構</p><p>　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內部結構如圖所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。 </p><p>　　3.2.4 .引腳功能</p><p

37、>　　ADC0809引腳圖如圖8所示:</p><p>　　圖8 ADC0809模數(shù)轉換引腳圖</p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能：</p><p>　　IN0～IN7：8路模擬量輸入端；</p><p>　　2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端；</p>&l

38、t;p>　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 </p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效；</p><p>　　START： A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）； </p><p>　　EOC： A/D轉換結束信號

39、，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）；</p><p>　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量；</p><p>　　CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ；</p><p>　　REF（+）、REF（-）：基準電壓；</p>

40、<p>　　Vcc：電源，單一+5V；</p><p><b>　　GND：地。 </b></p><p>　　3.2.5 .ADC0809的工作過程</p><p>　　首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉換，

41、之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 </p><p>　　轉換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式： &

42、lt;/p><p>　　（1）定時傳送方式 </p><p>　　對于一種A/D轉換器來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉換時間為128μs，相當于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設計一個延時子程序，A/D轉換啟動后即調用此子程序，延遲時間一到，轉換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 </p><p><b&

43、gt;　　（2）查詢方式 </b></p><p>　　A/D轉換芯片由表明轉換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。 </p><p><b>　　（3）中斷方式 </b></p><p>　　把表明轉換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號

44、，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。</p><p>　　3.3 環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　3.3.1.DS18B20溫度數(shù)據(jù)采集</p><p>　　環(huán)境溫度數(shù)據(jù)采集模塊主要使用了DS18B20傳感器。

45、DS18B20是由美國DALLAS半導體公司生產(chǎn)最新單線數(shù)字式溫度傳感器，主要特性如下：可實現(xiàn)對一55℃到+125℃ 范圍內的溫度測量，并且測量溫度的誤差在±0.5℃，實際系統(tǒng)的分辨率可單獨設定，并且保存在EEPROM 中，即使斷電也能夠保存；現(xiàn)場溫度的測量值通過串行通信的方式傳輸，即“單線總線”的數(shù)字方式傳輸；系統(tǒng)供電電壓容許范圍大，可在3V到5．5V 的范圍波動。DS18B20實物圖及引腳圖如圖9所示：</p>

46、<p>　　圖9 DS18B20實物及引腳排列圖</p><p><b>　　引腳功能簡介：</b></p><p>　　(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； </p><p>　　(2)GND為電源地； </p><p>　　(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。</p>

47、<p>　　3.3.2.DS18B20與STC89C52單片機的連接</p><p>　　本設計中DS18B20與STC89C52單片機的連接，見圖10所示：</p><p>　　圖10 DS18B20溫度傳感器連接電路</p><p>　　這里使用了5K的上拉電阻來保證傳感器的正常工作，在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)線很短的情況下，即使不使用上拉電阻也可正

48、常的工作。上拉電阻的選用要根據(jù)數(shù)據(jù)線的長短合適的選取。為了穩(wěn)妥起見，我們使用了一個5K的上拉電阻</p><p>　　3.3.3.HR31濕度數(shù)據(jù)采集</p><p>　　環(huán)境濕度數(shù)據(jù)采集模塊主要使用了HR31濕敏電阻傳感器。HR31濕敏電阻是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩(wěn)定，可以應用于倉儲、車廂、居室內空氣質量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)及科

49、研領域等廣泛的應用。HR31的特點有：優(yōu)良的線性，高性價比，耗能低，測量范圍廣，響應迅速，抗污染能力強，性能穩(wěn)定等。HR31實物如圖11所示：</p><p>　　圖11 HR31濕敏電阻</p><p>　　3.3.4.HR31濕敏電阻電路圖</p><p>　　HR31采集的數(shù)據(jù)必須通過ADC0809轉換后和單片機相連。電路圖如圖12所示：</p>

50、<p>　　圖12 HR31連接電路圖</p><p>　　這里采用的是滑動變阻器來保證傳感器的正常工作。HR31功能指標如下所示：</p><p>　　工作范圍：20…95%RH 60℃</p><p>　　供電電壓：1.5V AC(Max 正弦波)</p><p>　　工作頻率 ：500Hz…2kHz</p>&

51、lt;p>　　額定功率 ：0.2mW(Max正弦波)</p><p>　　中心值 ：（at25℃1kHz 1V AC 60%RH正弦波）31.0kΩ</p><p>　　阻抗范圍 ：（at25℃1kHz 1V AC 60%RH正弦波）19.8…50.2kΩ</p><p>　　濕度檢測精度：±5%RH</p><p>　　特性

52、參數(shù)：at 1kHz</p><p><b>　　單位：歐姆</b></p><p>　　阻抗特性：at25℃1V AC 1kHz</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　?。?）為防止極化現(xiàn)象，驅動傳感器所用的電壓或電流不應含有直流成分；</p><p

53、>　　（2）請使用LCR交流電橋進行測量，請勿使用萬用表測量；</p><p>　?。?）避免結露情況；</p><p>　?。?）推薦保存條件：溫度10℃～40℃ 濕度60%RH以下。</p><p>　　3.4 NRF905無線模塊</p><p>　　3.5.1.無線NRF905 簡介</p><p>　　

54、NRF905單片無線收發(fā)器是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為1.9-3.6V，32引腳QFN封裝（5mm×5mm），工作于433/868/915MHz3個ISM頻道。</p><p>　　NRF905可以自動完成處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗）的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時

55、電流只有11mA，在接收模式時電流為12.5mA。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節(jié)器組成。ShockBurst工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進行編程配置。NRF905的實物如圖13所示:</p><p>　　圖13 NRF905模塊</p><p>　　3.5.2.N

56、RF905工作模式</p><p>　　NRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技術。ShockBurst技術使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速MCU來進行數(shù)據(jù)處理/時鐘覆蓋。通過將與RF協(xié)議有關的高速信號處理放到芯片內，nRF905提供給應用的微控制器一個SPI接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。NRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進

57、行連接時降低數(shù)字應用部分的速度來降低在應用中的平均電流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和數(shù)據(jù)準備就緒DR信號通知MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurst TX模式中，nRF905自動產(chǎn)生前導碼和CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒DR信號通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊?，這意味著降低MCU的存儲器需求也就是說降低MCU成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。</p><p>　　3.

58、5.3.NRF905基本特點</p><p>　　NRF905無線收發(fā)模塊體積小、精度高、工作穩(wěn)定、抗干擾性強、通信穩(wěn)定。</p><p>　　芯片結構如圖14所示：</p><p>　　圖14 NRF905芯片結構</p><p>　　芯片各部分功能及性能介紹：</p><p>　　(1) 433Mhz 開放 ISM

59、 頻段免許可證使用；</p><p>　　(2) 接收發(fā)送功能合一，收發(fā)完成中斷標志；</p><p>　　(3) 170個頻道，可滿足多點通訊和跳頻通訊需求，實現(xiàn)組網(wǎng)通訊TDMA-CDMA-FDMA</p><p>　　(4) 內置硬件8/16位CRC校驗，開發(fā)更簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定；(5) 工作電壓1.9-3.6V，低功耗，待機模式僅2.5uA；(6) 接

60、收靈敏度達-100dBm；(7) 收發(fā)模式切換時間 < 650us；</p><p>　　(8) 每次最多可發(fā)送接收32字節(jié)，并可軟件設置發(fā)送/接收緩沖區(qū)大小2/4/8/16/32字節(jié)；</p><p>　　(9) 模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便；(10) 最大發(fā)射功率10毫瓦，發(fā)射模式：最大電流<

61、30mA；接收模式：電流12.2mA</p><p>　　(12) 標準 DIP 間距接口，便于嵌入式應用；</p><p>　　(11) 內置SPI接口，也可通過I/O口模擬SPI實現(xiàn)，最高SPI時鐘可達10M</p><p>　　(13) 采用高精度貼片晶振及品牌阻容元件，性能更優(yōu)，工作更穩(wěn)定。</p><p>　　(14) 尺寸小巧，不

62、含天線25mm*19mm；(15) 發(fā)射速率5 0 Kbps，外置433MHz天線，空曠通訊距離可達200-300米。</p><p>　　NRF905引腳圖如圖15所示：</p><p>　　圖15 NRF905引腳圖</p><p>　　管腳及功能如表2所示：</p><p>　　表2 NRF905管腳功能</p><

63、;p>　　說明:(1) VCC腳接電壓范圍為 3.3V~3.6V之間，不能在這個區(qū)間之外，超過3.6V將會燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右 (2) 除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機IO口直接相連，無需電平轉換。當然對3V左右的單片機更加適用 (3) 硬件上沒有SPI的單片機，可以用普通單片機IO口模擬SPI，不需要單片機SPI模塊介入，只需添加代碼模擬SPI時序即可 (4) 13腳、14腳為

64、接地腳,需要和母板的邏輯地連接起來 (5) 排針間距為100mil,標準DIP插針，如果需要其他封裝接口，比如密腳插針，或者其他形式的接口，可以聯(lián)系我們定做 (6) 與51系列單片機P0口連接時候，需要加10K的上拉電阻,與其余口連接不需要 (7) 其他系列的單片機，如果是5V的，請參考該系列單片機IO口輸出電流大小，如果超過10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊! 如果是3.3V的，可以直接和RF905模塊的I

65、O口線連接。 模塊引腳和電氣參數(shù)說明 ：RF905 單片無線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ 的ISM 頻段由一個完全集成的頻率</p><p>　　表3 NRF905性能參數(shù)</p><p>　　RF905模塊工作電壓與最大發(fā)射增益參考數(shù)據(jù)如表4所示：</p><p>　　表4 NRF905工作電壓與發(fā)射增益</p><p><

66、;b>　　3.5 控制模塊</b></p><p>　　為了實現(xiàn)對溫濕度的控制功能，設計一個繼電器控制電路模塊。這個模塊主要是通過對繼電器的控制來實現(xiàn)的。繼電器采用的是5v驅動的五腳繼電器?？刂齐娐穲D如圖16所示：</p><p>　　圖16 繼電器控制電路</p><p>　　從原理圖可以看到，我們設計中包含了4個繼電器?？刂圃硎牵涸跓o任何控制

67、信號的時候三極管截止，繼電器未吸和，對應的發(fā)光二極管亮。當單片機給一個低電平信號時三極管導通，繼電器吸和，對應的發(fā)光二極管滅。發(fā)光二極管的限流電阻選用的是常用的470歐姆的電阻，三極管選用的是9012（PNP）,為了達到合適的驅動電流，三極管基極電阻選用的是1k的電阻。</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　4.1總體程序流程圖設計&l

68、t;/p><p>　　采集板程序流程如圖17所示：</p><p>　　圖17 采集板程序設計流程圖</p><p>　　接受控制板程序流程如圖18所示：</p><p>　　圖18 接受控制板程序設計流程圖</p><p>　　4.2分模塊程序設計</p><p>　　對于相應的硬件模塊，主要要設

69、計的模塊程序分別是：數(shù)據(jù)采集接受的程序設計，128*64液晶屏幕顯示驅動程序的設計，繼電器控制程序設計。蜂鳴器的控制也只需控制相應的單片機I/O口輸出高/低電平即可。下面我們將分別給出各個主要模塊程序設計的思路。</p><p>　　4.2.1.數(shù)據(jù)采集模塊的程序設計</p><p>　　從硬件的設計和總體程序流程圖，我們可以看出，數(shù)據(jù)采集是一個很重要的步驟。對于數(shù)據(jù)采集我們主要是采集溫度

70、、濕度等環(huán)境因素的數(shù)據(jù)，采用的傳感器分別是DS18B20，HR31。下面分別給出它們的程序設計思路。</p><p>　　4.2.1.1 DS18B20的程序設計</p><p>　　從上文給出的DS18B20的資料，在硬件連接正確且上電的情況下，要讀出溫度數(shù)據(jù)，我們設計了以下幾個函數(shù)：</p><p>　　18b20讀字節(jié)函數(shù)uchar ReadOneChar(v

71、oid)。函數(shù)功能:向DS18B20讀一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù):無，出口參數(shù):dat。</p><p>　　18b20寫字節(jié)函數(shù)void WriteOneChar(unsigned char dat)。函數(shù)功能:向DS18B20寫一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù):dat，出口參數(shù): 無。</p><p>　　18b20初始化函數(shù)void Init_DS18B20(void)。函數(shù)功能:DS18B20初始

72、化子程序，入口參數(shù):無，出口參數(shù):無。 </p><p>　　18b20讀溫度值函數(shù)ReadTemperature(void)。函數(shù)功能:向DS18B20讀溫度值，并將溫度值存入字符數(shù)組。入口參數(shù):無，出口參數(shù):temperature。 DS18B20讀一次溫度數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖19所示：</p><p>　　圖19 溫度數(shù)據(jù)采集流程圖</p><p>　　4.

73、2.1.2 ADC0809以及適度數(shù)據(jù)采集的程序設計</p><p>　　濕度數(shù)據(jù)的采集我們采用的是濕敏電阻HR31采集，因為濕敏電阻是電壓型的傳感器，所以單片機需要通過AD轉換才能識別并處理采集到的數(shù)據(jù)。對于ADC0809和濕度數(shù)據(jù)的采集我們設計了以下一些函數(shù)：</p><p>　　ADC0809初始化函數(shù)uchar adc( )。函數(shù)功能：ADC0809初始化，入口參數(shù)：無，出口參數(shù)：

74、getdata。</p><p>　　讀取濕度值函數(shù)void readguangzhao( )。函數(shù)功能：讀取光照值數(shù)據(jù)，并將濕度值數(shù)據(jù)存入字符數(shù)組，入口參數(shù)：無，出口參數(shù)：無。</p><p>　　具體的代碼的編寫已經(jīng)完成，這里為節(jié)約篇幅，不再附上。ADC0809讀一次數(shù)據(jù)的流程圖如圖20所示：</p><p>　　圖20 ADC0809數(shù)據(jù)轉換流程圖</p

75、><p>　　4.2.1.3 28*64液晶屏幕顯示模塊驅動程序設計</p><p>　　128*64液晶屏幕主要用于數(shù)據(jù)和信息的顯示，為驅動它正常工作，設計了以下一些函數(shù)：128*64寫指令函數(shù)void zhiling(uchar a)函數(shù)功能：寫一字節(jié)的指令到128*64，入口參數(shù)：a，.出口參數(shù)：無。128*64寫數(shù)據(jù)函數(shù)void shuju。函數(shù)功能：寫一字節(jié)的數(shù)據(jù)到128*64，入口

76、參數(shù)：b,出口參數(shù)：無。位置函數(shù)void weizhi(uchar X ,uchar Y)。函數(shù)功能：設置128*64的初始顯示位置，入口參數(shù)：X,Y,出口參數(shù)：無；有延時的顯示函數(shù)void xianshi(uchar x,uchar y,uchar *p)。函數(shù)功能：128*64有延時顯示一個字符串，入口參數(shù)：X,Y，*p,出口參數(shù)：無。無延時的顯示函數(shù)void xianshi1(uchar x,uchar y,uchar *p)。函

77、數(shù)功能：128*64無延時的顯示一個字符串，入口參數(shù)：X,Y,*p,出口參數(shù)：無。128*64初始化函數(shù)void init(void)。函數(shù)功能：128*64的初始化設置，入口參數(shù)：無，出口參數(shù)：無。具體的代碼的編寫已經(jīng)完成，這里為節(jié)約篇幅，不再附上。1</p><p>　　圖21 128*64 LCD一次顯示數(shù)據(jù)流程圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調試</b>

78、;</p><p>　　5.1 PCB板制作元器件封裝的選取和擺放</p><p>　　本次畢業(yè)設計要自己制作兩塊PCB板：采集板PCB板和繼電器控制板PCB板。采集，控制板PCB板自己設計制成。</p><p>　　這一步在PCB板制作過程中是很重要的，直接影響到板的大小、布線的難易及板的大小與美觀等。在Altium Designer中默認的很多元件封裝可能會與采

79、購的元件封裝不符，或大或小或引腳順序和數(shù)目不對，因此首先就需要對封裝不符的元件進行大小和引腳距離的測量，然后自制封裝，載入元件庫，在原理圖中替代默認封裝。</p><p>　　在原理圖中將元件封裝修改完成后，將所有元件封裝導入PCB圖中進行元件位置的大致擺放，擺放時，盡量將各模塊的元件放置在一起，便于布線與電路的檢測；元件也盡量放置緊湊，可避免線路過長和縮小電路板。當然，元件擺好后不是就不能動了，在布線時，根據(jù)需

80、要可進行適當?shù)恼{整，盡量使元件擺放整齊，布線方便、美觀。</p><p>　　5.2 電路板的調試</p><p>　　PCB布線是制板過程中最難花費時間最多的一步。采集板PCB板和繼電器控制板PCB板的制作采用的是雙面板面板，由于線路比較多，加上制版工藝的限制，采用自動布線功能難以完成本控制器合理的布線工作，因此采用了手工布線。</p><p>　　手工布線過程中

81、，在布線之前先要設置好布線的層面和部分布線規(guī)則。采集板PCB板，線寬設置為0.4mm，線與線之間的距離設置為0.8mm。繼電器板PCB板，線寬設置為0.4mm,線與線之間的距離設置為0.3mm。</p><p>　　制作好電路板之后需要進行硬件電路的測試。</p><p>　　線路檢測：根據(jù)電路圖用萬用表檢測PCB板線路是否有短路和斷路現(xiàn)象。</p><p>　　焊

82、接好元件后，根據(jù)電路圖檢查有極性元件是否反接，元件參數(shù)是否合適，再檢測元件引腳與對應的線路是否接通，防止虛焊。</p><p>　　將電源電路接通，用萬用表測量各輸出電壓值是否正常。</p><p>　　確保PCB板上線路連接正常后，開啟自鎖開關將板上電源接通，再檢測各電源接口電壓是否正常，看各元件能否正常工作如有無發(fā)燙現(xiàn)象，過一段時間再檢測，確定硬件控制器的穩(wěn)定性。</p>

83、<p>　　裝上單片機，再測量其電壓輸入口40引腳VCC電壓（5V）、31引腳EA/VPP引腳電壓（5V）、晶振兩引腳與地之間的電壓（2.2V左右）和降壓引腳之間的電壓（3.3V左右）；說明單片機能正常工作。</p><p><b>　　5.3 軟件調試</b></p><p>　　硬件調試成功之后，依次對液晶顯示程序，Nrf24L0無線模塊對采集量的傳輸

84、程序，串口程序等進行調試。</p><p>　　5.4 軟硬件結合調試</p><p>　　硬件調試和軟件調試成功之后，將各部分程序進行揉合處理，分別寫入相應的單片機，看看整個系統(tǒng)能否正常按預期目標工作。如果不能，還要從硬件和軟件部分找出相應的原因，并依次解決問題。</p><p><b>　　6 總結</b></p><p

85、>　　通過一段時間地全心投入和辛苦努力，模擬無線系統(tǒng)完成了最終的調試工作，實現(xiàn)了設計要求的功能。</p><p>　　本文設計實現(xiàn)通過無線采集溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到無線接收端，通過LCD顯示，繼電器控制的的思路。</p><p>　　在整個制作過程中，遇到過一些困難，首先在硬件設計上，由于開始對NRF905無線模塊不熟悉加之其程序量較多，通過我多方面的查找資料，并不斷的向劉老師和同學請教，

86、結合網(wǎng)絡資源，最終找出比較完善的方案，在理論上能夠實現(xiàn)功能要求。經(jīng)過學習，我積累了很多的關于無線傳輸?shù)慕?jīng)驗，并且知道了在合理布線，PCB板制圖，檢查裝配無誤的情況下，如果還出現(xiàn)電路無輸出的情況，那么可以肯定是原理圖錯誤，這時就要回到原理圖進行檢查?？傮w的檢查順序應該是原理圖、PCB圖、裝配情況、焊接工藝。從整體來說這是一個復雜，繁瑣的過程。但是經(jīng)過這次設計也使我深深的認識到：一片耕耘，一片收獲！</p><p>

87、<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李朝青.單片機原理及接口技術[M] .北京:北京航空航天大學出版社，2005</p><p>　　[2] 譚浩強. C語言設計[M].北京：清華大學出版社，2005</p><p>　　[3] 宮俊卿,彭文標,趙亮方,操金點. 單工無線呼叫及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計與實

88、 現(xiàn)[J]安防科技, 2008,(02)</p><p>　　[4] 黃賢武，鄭筱霞，傳感器原理及其應用 成都：電子科技大學出版社 2002.7</p><p>　　[5] 湯青波, 朱文虎, 周榮瑋. 單工無線呼叫系統(tǒng)[J]. 江西理工大學學報, 2007,(01)</p><p>　　[6] 張超, 吳占江, 鄧亮輝. 無線呼叫系統(tǒng)的設計[J

89、]. 紹興文理學院學報(自然科學版), 2006,(02)</p><p>　　[7] 吳文佳. PT2262/PT2272編解碼IC在無線智能報警系統(tǒng)中的應用[J]世界電子元器件, 2004,(12)</p><p>　　[8] 聶光義. 點對多點的多任務無線通信[J]單片機與嵌入式系統(tǒng)應用, 2003,(03)</p><p>　　[9] 徐麗香,陳榕福,吳忠仁

90、,蔡志泉. 基于單片機的多路雙工無線呼叫系統(tǒng)微計算機信息, 2007,(14) </p><p>　　[10] 趙負國. 現(xiàn)代傳感器集成電路[M]. 北京：人民郵電出版社，2001</p><p>　　[11] 吳文南,胡愛群,宋宇波. 短距離無線語音和數(shù)據(jù)傳輸模塊的設計與實現(xiàn)[J]現(xiàn)代電子技術, 2007,(05)</p><p>　　[12] 湯榮生.LCD顯示

91、點陣字庫的提取[J] .蘇州大學學報（自然科學)， 2002(4) : 45-48</p><p>　　[3] 宏晶科技.STC單片機用戶參考資料中文版. http://www.mcu-memory.com/datasheet/stc/STC-AD-PDF/STC89C51RC-RD+_GUIDE-CHINESE.pdf，2007-11-07</p><p>　　[14] SIEMEN

92、S. TC35i Terminal. ［EB/OL］．http://www.wlt.net.cn/index0/tc35i/pdf/tc35i_atc_v0301.pdf</p><p>　　[15] 王 瑟,劉 超．基于802.15.4協(xié)議與嵌入式系統(tǒng)的無線傳感器 網(wǎng)絡應用開發(fā)[J].微計算機信息,2006,22(20):31-33</p><p><b>　　致 謝 詞&

93、lt;/b></p><p>　　在這次設計中，劉亞軍老師在整體方案選擇、從理論指導到實際操作為我作出了認真的分析和耐心的講解，無論是在物質上和精神上都給予我大力的支持，使我能在比較寬松的環(huán)境下安心的做設計。整體方案確定以后，在細節(jié)問題上劉老師也給予了精心的指導和耐心的鼓勵。這樣才使我的畢業(yè)設計能夠順利進行下去，劉老師平易近人、思路開闊、思維周密、治學嚴謹，在繁忙的教學過程中還抽出時間給我們輔導，盡力解決我

94、們在設計過程中遇到的各種問題，在定稿之際，對劉老師表示特別感謝。</p><p>　　在此次畢業(yè)設計過程中困難重重，曾幾度相當郁悶，不知到如何才好，但是在同學們的鼓勵、幫助之下，畢業(yè)設計才有了比較好的進展，特別是室友文俊提出的寶貴建議使硬件電路設計趨于完善。在此向他表示感謝！最后，再次向各位領導、各位老師、各位同學致以衷心的感謝！</p><p><b>　　獨 撰 聲 明<

95、;/b></p><p>　　我聲明，本論文（設計）是由本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文（設計）時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p><b>　　姓名： </b></p><p>　　2012年5月23日</p><p>　　翻 譯 資 料</p><p&g

96、t;　　隨著現(xiàn)代社會對溫度，濕度的要求日益重視。如何能夠有效地采集溫濕度，并加以監(jiān)視控制就顯得非常必要啦。傳統(tǒng)的溫濕度采集方法已不適用，新技術和新業(yè)務的開發(fā)和應用就已提到十分重要的位置。如何充分利用現(xiàn)有有限的資源，發(fā)揮優(yōu)勢，開展多種增值業(yè)務，越來越為人們所重視。而傳感器在環(huán)境數(shù)據(jù)采集方面更加扮演著重要的角色，傳感器可以說是環(huán)境數(shù)據(jù)采集的核心內容，沒有傳感器的參與，就無所謂數(shù)據(jù)采集。當今社會中，環(huán)境數(shù)據(jù)采集在現(xiàn)代工業(yè)和人們的日常生活中都有

97、重要的意義，它作為科學技術發(fā)展的一個綜合性的結果，在越來越多的領域扮演著重要的角色，例如剛剛興起的物聯(lián)網(wǎng)概念，它就是利用傳感器進行數(shù)據(jù)采集來得到物體的參數(shù)，再加上無線技術，便可以將很多的物體信息連接成一個網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)采集的多樣化，方便化和精度化是人們一直以來努力思考探索的方向。溫濕度傳感器的應用便是在這種情況下應運而生。農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)、倉儲管理、氣象預測、生活起居及科學研究中對溫度，濕度的要求顯得非常的重要。然而有線的連接往往具有嚴重的局限

98、性，不能有效地發(fā)揮工作能力。NRF905無線收發(fā)模塊體積小、精度高、工作穩(wěn)定、抗干擾性強、通信穩(wěn)定。特別適用于需頻繁傳送小流量數(shù)</p><p>　　With the modern society of temperature, humidity of the increasingly attention. How to effectively collect temperature and humidity,

99、and monitoring and control is very necessary. The traditional temperature and humidity acquisition methods are not suitable, new technology and new business development and application has been mentioned in a very import

100、ant position. How to make full use of the limited resources available, play advantage, carry out a variety of value-added business, more and more p</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><

101、b>　　附錄1：整體原理圖</b></p><p>　　圖22 溫濕度無線采集模塊</p><p>　　圖23 接收顯示控制模塊</p><p><b>　　附錄2：PCB圖</b></p><p>　　圖24 溫濕度采集板</p><p><b>　　圖25 控制顯示