1、目錄摘 要1Abstract11方案設計11.1理論分析21.2設計方案論證與選擇2探測點和控制終端處理器的選擇2無線收發芯片的選擇2溫度傳感的選擇3光電傳感的選擇31.2.5 顯示器件的選擇31.3整體系統設計框圖42各模塊的硬件設計與核心電路52.1自制無線收發電路5無線發射電路52.1.2 無線接收電路52.2傳感模塊73 DS18B20無線收發模塊程序流程圖8參考文獻：10附錄1 完整電路圖11附錄2實物圖照片12附錄3 軟件程序源代碼122009年全國大學生電子設計競賽試題無線環境監測裝置 摘要： 本系統是由單片機AT89C52作為主控芯片，選用DS18B20作為環境的溫度采集芯片，

2、以及用光電傳感器對周圍環境的光照進行探測。把DS18B20采集回的當前環境下的溫度數據和光電傳感器采集回來的光照情況的數據傳送給探測點的AT89C52,進行相關的數據處理。然后把信息通過無線發射模塊傳送給控制終端的無線接收模塊。在控制終端把接收回來的數據經過主控芯片AT89C52進行處理。然后傳送給LCD12864，對探測點的溫度和光照情況進行實時顯示。經過測試，自制的無線收發模塊，其無線傳輸載波頻率為27MHZ完全符合要求，探測時延在2s以內，天線與探測點的距離在50厘米以上，有比較好的數據傳輸功能。溫度數據經過編碼后通過無線傳輸的精度控制在1攝氏度以內。整個系統基本上達到了設計要求。關鍵字

3、：單片機AT89C51,無線發射，無線接收，DS18B20，LCD12864。Abstact:This system uses the AT89C52 microcontroller as the master chip, chosing DS18B20 as the environmental temperature collecting chips and using the photoelectric sensors to detect the ambient light. The temperature data from DS18B20 and the data from the o

4、ptical sensors, about the current environment, are transmitted to the AT89C52.Then the associated data is processed. And the processed data is transmited to the control terminal of the wireless receiver module through the wireless transmitter module.In the control terminal, the received data is proc

5、essed by the master chip AT89C52 and then send it to LCD12864. Lastly the detection point temperature and light conditions in is real-time displayed. Test proves that the self-produce wireless transceiver module is accurate, the wireless carrier frequency of 27MHZ fully comply with the requirement a

6、nd the detect delay is 2 s or less. The distance between the antenna and the detection point is 50 cm or more.This proves that transmission capability is fine. The precision of temperature data encoded through wireless transmission is 1 degrees. All prove that the system meets the design requirement

7、s fully. Keywords: SCM AT89C51, wireless transmitters, wireless receivers, DS18B20, LCD12864.1方案設計1.1理論分析整個系統分為三個部分，兩個探測點，和一個監測終端。探測點是對所處環境的溫度和光照進行信號采集和數據處理。所以我們可以應用溫度傳感器和光電傳感器對探測點環境的溫度和光照情況進行數據采集。然后我們可以利用單片機對數據進行相關的處理。再經過無線發射模塊把信息反饋到監測終端的無線接收模塊，然后把信息，傳給監測終端的中央處理器。在監測終端把探測點的溫度和光照情況進行實時顯示。同樣，在監測終端可以發

8、送相關的命令對探測點進行相關的操作。1.2設計方案論證與選擇探測點和控制終端處理器的選擇方案1：采用我們常用和熟悉的單片機AT89C52,作為數據處理芯片。AT89C52單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8K bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，與標準MCS-51指令系統及8052產品引腳兼容。價格比較低廉。方案2：采用FPGA作為控制和數據處理器。雖然FAPGA在數據傳輸和處理的速度上要快點。但是，其用作無線先收發控制，軟件實現相對較復雜。并

9、且，價格要昂貴很多。 比較上面兩種方案，顯然方案1完全能夠滿足我們的要求且性價比比較高。因此，我們選擇AT89C52單片機作為我們的數據處理芯片。無線收發芯片的選擇方案1：采用NRF905作為我們無線收發芯片。此種無線收發芯片電路性能比較好，價格也比較便宜。但是，其傳輸頻率為433/868/915MHz3個ISM頻道。而設計要求自制模塊，并且，傳輸頻率在30MHZ以內。方案2：采用SM6136/SM6135作為無線收發控制芯片，自己制作無線收發模塊。SM6136/SM6135制作的無線收發模塊傳輸頻率為27MHZ。 比較兩種方案結合設計要求顯然方案1不可取。所以，我們采用方案2。溫度傳感的選擇

10、方案1：我們采用熱敏電阻自制溫度傳感器。這樣價格雖然比價便宜。但是，外圍電路相對比較復雜。并且，精度不高。可能無法達設計要求。方案2：采用美國DALLAS公司推出的智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，其測溫范圍為-55125。C,最高分辨率可達0.0625攝氏度。DS18B20可以直接讀出被測溫度值，而且采用3線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，有低成本和易使用的特點。價格也不貴。比較以上兩種方案，結合設計要求，我們最終采用了DS18B20作為溫度傳感器。光電傳感的選擇方案1 采用光敏電阻，自己制作一個簡單的光電傳感器。其外圍電路簡單，但是精度不高。不過，設計只要求檢查探測點的光的有

11、無。所以，利用光敏電阻自制的光電傳感完全符合設計要求。方案2：購買光電傳感器。雖然其探測精度要高，但是，性價比不高。比較以上兩種方案，結合設計要求。最終我們選擇方案1，利用光敏電阻自己制作光電傳感。 顯示器件的選擇方案1：采用LCD1602作為輸出顯示。優點：顯示程序比較簡單，價格便宜。缺點：不能顯示漢字，只能用相關字符代替。不能很好的顯示出相關的信息。方案2：采用帶字庫的LCD12864.作為輸出顯示。優點：顯示屏幕相對比較大，顯示信息相對比較豐富，能夠很好的顯示出漢字，圖文。缺點：輸出的顯示程序部分，相對繁多一點。價格相對貴一點。比較兩種方案，結合多功能萬年歷的需要，我們選擇帶字庫的LCD

12、12864作為顯示輸出更好。1.3整體系統設計框圖整個系統的工作情況是在探測點通過DS18B20進行溫度采集和光電傳感模塊進行光照信息采集。然后把采集回來的信息傳送給探測點的處理芯片AT89C52。處理芯片對數據進行相關的處理以后再把信息傳遞給無線發射模塊，在監測終端利用無線接收模塊接收探測點發射過來的信息。然后把信息傳遞給監測終端的主控芯片。主控芯片對數據進行處理后再送給顯示模塊對探測點的環境情況進行實時顯示。同時在監控終端也可以給探測點發送命令然后探測點進行相關的操作。探測點數據采集處理芯片AT89C52溫度采集DS18B20光電信號采集光耦傳感自制無線發射模塊探測點數據采集處理芯片AT8

13、9C52溫度采集DS18B20光電信號采集光耦傳感自制無線發射模塊無線信號接收主控芯片AT89C52LCD12864顯示 按鍵控制中心圖1 整體系統框圖2各模塊的硬件設計與核心電路2.1自制無線收發電路無線發射電路1234567141312111089RIGHTBTESTBGNDBACKWARDBFORWARDOBTURBOBSCLEFTBFOSCOSCIOSCOPCVDDSOSM6136探測點的無線發送電路。此電路我們采用了SM6136芯片，作為無線發射的控制芯片。其引腳圖如如2所示。SM1636是一種在生活中比較常見和常用的芯片廣泛應用與遙控玩具，無線數據傳輸等。無線發射電路圖及SM613

14、6芯片引腳圖如圖2所示。自制PCB板圖如圖3所示圖2 自制無線發射電路圖及SM1636 的引腳圖 無線接收電路控制終端接收探測點傳過來的數據的無線接收電路。在此電路中我們所采用的芯片是與發射電路匹配的SM6135.其引腳功能圖如圖4所示。無線接收電路圖如圖4所示，自制PCB板圖如圖5所示圖3自制無線發射電路PCB板圖123456716151413121011VO2GNDS1OSCIOSCORIGHTLEFTVI2VO1VI1VDDTURBOFORWARDBACKWARDSM6135RDB89LDB 圖4自制無線接收電路圖及M6135引腳圖圖5自制無線接收電路PCB板圖2.2傳感模塊我們所采用的

15、溫度傳感器是由美國DALLAS公司推出的智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，其測溫范圍為-55125。C,最高分辨率可達0.0625攝氏度。DS18B20可以直接讀出被測溫度值，而且采用3線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，有低成本和易使用的特點。其電路圖如圖6所示。系統的光電傳感部分我們是利用光電三極管，搭建的簡易光電傳感器。其電路圖如圖7所示。圖6 溫度傳感電路圖 圖7光電傳感電路圖3 DS18B20無線收發模塊程序流程圖讀取光電傳感的數據和溫度數據數據存取把數據發送到無線發射器對數據進行編碼數據接收數據處理數據正確？NY結束DS18B20程序分為三個部分。分別為讀出溫度子程序，

16、溫度轉換子程序，計算溫度子程序。DS18B20的程序流程圖如圖8所示讀出溫度子程序的主要功能是讀取RAM中的9字節，在讀出時必須進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。發送DS18B20復位命令發送跳過ROM命令9字節完？發送讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗CRC校驗正確？移入溫度暫存器結 束NYNY溫度轉換子程序主要發送溫度轉換開始命令。溫度計算子程序是將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算。其算法如下：table10=temp_buf/100+0x30; table11=temp_buf/100%10+0x30 table12=temp_buf/10%10+0x30;無線收發子程序

17、分為數據讀取，數據編碼，數據傳輸判斷。其流程圖如圖9所示。圖8 DS18B20的程序流圖 圖9 無線收發程序流程圖4 系統測試與誤差分析4.1探測點A,B的溫度數據測試利用打火機對溫度傳感器進行加溫改變環境溫度進行測試探測點A的數據測試用標準溫度計測量探測點A的溫度值（Co）263239454756596368738584系統測試溫度值253138444655586267728383探測點B的數據測試用標準溫度計測量探測點B的溫度值（Co）253238424556576668759296系統測試溫度值253339414655586767749395數據分析：探測點A與探測點B的監測的環境溫度值

18、與標準溫度計測出來的溫度值在1攝氏度以內。符合設計要求。4.2無線模塊收發數據測試探測點A與監測終端收發數據編碼測試探測點A發送的數據0000000000000001000000110011001100011100011100100011110111100101檢測終端接收到得數據0000000000000001000000110011001100011100011100100011110111100101探測點B與監測終端收發數據編碼測試探測點B發送的數據000000100000111000100110011101101011100011101101011110111101111檢測終端接收

19、到得數據000000100000111000100110011101101011100011101101011110111101111數據分析：探測點A,B與檢測終端的無線數據傳輸準確無誤。4.3光電傳感模塊的測試利用照光和遮光對光電傳感模塊進行測試當有光照射光敏三極管時輸出為低電平，當無光照射時，輸出為高電平。4.5整個系統數據傳輸測試數據分析：整個系統的無線通信。在探測點與監測終端完全可以很好的建立。數據在探測點和監測終端之間也可以準確的收發。但是，通信速度比較慢，延時在2-3秒之間。設計要求在5秒以內。可見，還是可以達到設計要求。探測點A的情況光照有光無光有光無光有光無光有光無光溫度25

20、28324558627685監測終端A顯示情況光照有光無光有光無光有光無光有光無光溫度2528324558627685探測點B的情況光照有光無光有光無光有光無光有光無光溫度2932334247556778監測終端B顯示情況光照有光無光有光無光有光無光有光無光溫度2932334247556778結論：經過4天時間的設計，本系統完成了設計的基本功能和部分擴展功能。可以實現對探測點A ,探測點B，所處環境的溫度和光照情況進行實時的監測。探測溫度的誤差在1攝氏度以內，可以實現有光和無光的探測，監測終端和探測點的距離大于50cm。無線模塊的數據傳輸延時為1-3秒，在設計要求的范圍內。監測終端可以用液晶對

21、探測點的環境情況進行實時的顯示。經過，反復的調試，整個系統穩定，誤差在設計要求的范圍以內。當然，系統還可以增加部分擴展功能，如：增加探測點和探測終端的傳輸數據量，探測節點之間的數據自動轉發。但是由于時間關系，沒有實施。參考文獻：1 趙建領,薛園園等編著.51單片機開發與應用技術詳解M. 北京: 電子工業出版社， 2009-12 呂躍剛. 基于 nRF905 無線數傳模塊的設計及其實現J .微計算機信息,2006 ,22 (11 - 2) ,274 - 275.3 侯海嶺,姚年春.無線收發芯片 nRF905 的原理及其在單片機系統中的應用J .儀器儀表用戶,2006 ,13 (3) ,70 -

22、71.4 鮑金寶,袁冰冰,郭黎利,. 基于89C52和射頻芯片NRF401無線數傳模塊的設計J. 應用科技 , 2005,(12) . 5 王曉紅,. 基于nRF2401的無線數據傳輸系統J. 太原師范學院學報(自然科學版) , 2006,(01) . 6 李學軍,陳勁松,. nRF401在短距離遙控收發器上的應用研究J. 湖北汽車工業學院學報 , 2005,(04) . 附錄1 完整電路圖附錄2實物圖照片 圖1 調試的顯示情況圖2 調試的顯示情況圖3 系統整體實物圖片附錄3 軟件程序源代碼1.接收部分重要程序源代碼#include <reg52.h>#include <in

23、trins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*12864端口定義*/sbit RS = P30; /H=data; L="command"sbit RW = P31; /H=read; L="write"sbit E = P32; /input enable;sbit PSB= P33; /H=并口; L="串口"sbit RST= P35; /Reset Signal 低電平有效sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit DQ

24、= P27;uchar shi,ge;uchar temp_value,temp1_value, TempBuffer4; main() uint m=2; LCM_init(); LCM_clr(); LCM_WriteDatOrCom(0,0x80); LCM_WriteString("液晶顯示"); P1_4=1; while(1) for(;) if(P1_4=1) while(P1_4=1); break; for(;) while(P1_4=1);while(P1_4=0);count1+;delay(25);if(P1_4=1) m+; break; m=m%3; LCM_WriteDatOrCom(0,0x88); LCM_WriteDatOrCom(1,m+'0'); if(m=2) LCM_WriteDatO