1、課件之家精心整理資料-歡迎你的欣賞1 引言1.1 研究的目的和意義在社會經濟飛速發展的今天，水在人們正常生活和生產中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業中最重要的基礎設施之一。任何時候都能提供足夠的水量、平穩的水壓、合格的水質是對給水系統提出的基本要求。就目前而言，多數工業、生活供水系統都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲水設備，由一級或二級水泵從地下市政水管補給1。因此，如何建立一個可靠安全、又易于維護的給水系統是值得我們研究的課題。水位自動測報系統屬于應用現代遙測、通信、計算機技術，是完成江河流

2、域降雨量、蒸發量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量（流速）、風向風速、水質、閘壩的閘門開度、滲壓、土壤墑情等數據的實時采集、報送和處理應用的信息系統，屬于非工程性防洪措施2。它能將某一流域或區域內的水文氣象、水資源信息在短時間內傳遞至決策機構，以便進行洪水預報和水資源優化調度，減少水害損失，提高水資源的利用率，可以產生巨大的社會效益和經濟效益。水位自動測報系統多用在重點防洪地區及大型水利工程上，特別是在流域性、區域性的水位數據采集、傳輸和處理、 應用的自動化方面起到了積極作用。水位自動測報系統包括三種工作制式：自報式、查詢應答式 和混合式。（1）自報式工作制式：在遙測站設備控制下每當被測參數發生一

3、個規定的增 減量變化或按設定的時間間隔，即向中心站發送所采集的數據，接收端的數據接收設備始終處于值守狀態。現在已經對傳統的自報式工作制式進行了改進，使自報式工作制式有了較大發展。改進后自報式也是雙向通信方式，不是過去的純單向工作方式。在遙測站設備控制下每當被測參數發生一個規定的增減量變化或按設定的時間間隔，即向中心站發送所采集的數據，中心站收到數據后，給遙測站發送“確認”信息，告知遙測站這組數據接收正確或是接收錯誤。自報式只有采用“確認”機制，才可以實現雙信道的自動切換。（2）查詢應答式：由中心站自動定時巡測或隨機呼叫遙測站，遙測站響應中心站的查詢指令，將所采集的數據發送給中心站。定時自動巡測

4、的時間間隔可根據數據處理和預報作業的需要確定。（3）混合式：系統兼容自報式和查詢應答式兩種工作制式。 現在被廣泛運用。特別是采用公網組網（包括VSAT）的水文自動測報系統，為了保證數據的時效性，又節省運行費用，采用混合式工作制式組 網比較合理。在汛情不緊張、數據量小的時間段內用查詢應答式；當出現暴雨或水位變化較快時以自報方式加報。隨著無線通信技術的發展,遙測及遙控技術已經深入人們的生活與工作當中,在工業與生活中水位的測量與控制是經常要測控的一個因素。儀器自動一體化，短距離無線抄表技術已經成為下一代無線技術發展的一個重要分支。應此勢要求，本設計就以一水位遙測自動控制系統，對于無線技術的研究只是作

5、個拋磚引玉。1.2 國內外水位測量的發展我國的水位自動測報系統從70年代末起步，在浙江省浦陽江流域首先應用。80年代初期為引進階段，先后在淮河王家壩區間、長江流域漢江丹江口水庫、黃河的三門峽至花園口建成進口設備的水情自動測報系統。1985年以后為國產設備研制、定型階段，有淮河正陽關以上流域水位自動測報系統、黃河流域陸渾小區自報式水情自動測報系統、長江流域漢江的黃龍灘水庫水情自動測報系統等3。90年代后為推廣應用階段。從上世紀90年代以來，隨著現代科技的飛速發展，越來越多的新技術運用于各行各業，人們對信息傳遞的要求越來越高，尤其是在水文監測方面。以長江上游為例，該區域以山區性河流為主，有三大暴雨

6、中心，災害性洪水較多。測報系統除了為國家防總、重慶市防汛辦、長江防總、三峽工程及沿江省、地、市的46個防汛部門提供水情信息外，還為航運、航道、供水、港務、碼頭等70余個企事業單位提供水情服務。在這些大量的監測、預報任務中，原始數據的實時傳輸并匯總上報是一大難題。為了提高水文監測預報的實時性、可靠性，采用先進科技手段對現有水文監測管理進行系統改造已勢在必行。根據水文自動測報系統規模和性質的不同，可將其分為水文自動測報基本系統和水文自動測報網兩部分。水文自動測報基本系統由中心站、遙測站（包括監測站）、通信系統（包括中繼站）組成4。水位自動測報網是通過計算機的標準接口和各種信道，把若干個基本系統連接

7、起來，組成進行數據交換共享的水文自動測報網絡。1.3 水位測量的優缺點水位控制在日常生活及工業領域中應用相當廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測是由人工完成的，值班人員全天候地對水位的變化進行監測，用有線電話及時把水位變化情況報知主控室。然后主控室再開動電機進行給排水。很顯然上述重復性的工作無論從人員、時間和資金上都將造成很大的浪費。同時也容易出差錯。因此急需一種能自動檢測水位，并根據水位變化的情況自動調節的自動控制系統。水塔很高，水位高低位不便于觀察，水多會溢出來，可用以下方法來解決這個問題，改進供水裝置就能實現供水自動化，供水系統中的水塔和高位水池等設備由于所

8、處地勢高，上下極為不便，有時水即將用完也不知道，造成需用水時卻無水可用的情況。此外，在向池中注入水的過程中，由于不知道水位的情況，也就無法控制注水量的多少，這會嚴重影響正常的工作效率。為此需要對水位進行自動顯示、監測和報警。傳統的水位檢測系統一般通過有線方式與監控中心取得聯系，這種方式不但維護起來困難，而且在很大程度上限制了其在時空上的拓展性5。1.4 課題的主要工作本研究的主要內容是設計一種利用單片機的無線測量和自動控制系統。不需要架設電纜，而且可以實現水位的遠程自動控制和遙測6。采用無線傳輸模塊與單片機構成的系統則能夠解決以上的問題。通過單片機可以很方便的實現水位的顯示功能，還可以通過這種

9、無線通信的方式以實現遠程終端監控和報警的功能。此外,這次設計還有以下任務:（1）通過這次課程設計，加深對單片機理論方面的理解。（2）掌握單片機的內部模塊的應用，如中斷、控制、I/O口、串行口通訊等。（3）了解和掌握單片機應用系統的軟硬件設計過程、方法及實現，為以后設計和實現單片器應用系統打下良好基礎。（4）通過簡單的設計，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。2 水位遙測自控裝置的設計方案2.1 系統總體結構設計水位遙測自控裝置從功能上看需要實現以下幾點：水位的測量，水位信息的遠程傳輸，水位的自動控制。系統由水位測量模塊、無線發送接收模塊、微控制器模

10、塊、顯示模塊、報警模塊、閥門控制模塊和鍵盤模塊組成，總體結構框圖如圖2.1所示。圖2.1 水位遙測自控系統結構框圖水位測量模塊測量出水位信息，由微控制器將水位信息寫入無線數據發送裝置，無線數據接收裝置接收到的水位信息通過微控制器進行顯示，當接收到的數據超過警戒水位的上限或低于警戒水位的下線時，微控制器控制報警模塊及閥門控制模塊進行相應的動作。2.2 系統設計思路水位遙測自控系統設計方案的選擇主要包括兩方面：水位測量方案的選擇和遠程數據傳輸方案的選擇。2.2.1 水位測量方案方案1：壓力傳感器壓力傳感器測量水位原理：不同的水位產生凈水壓強是不同的，測量出水壓，就可以計算出水位值。一般選擇輸出信號

11、為420mA。水質對采集精度的影響：投入壓力傳感器是通過測量水的靜壓力來間接的測量水位，其基準是以凈水壓力來核算的，在多泥沙的水質中，必須考慮水質對水位值的影響，一般要根據實際情況設定一個水質系數進行彌補7。 實際水位值=測量水位值*水質系數（水質系數小于等于1） （式 2.1）方案2：電容傳感器運用兩根一端封閉的導線，將距離固定制作成簡單的平行板電容器即電容傳感器。水位的變化直接影響導線間的介質多少變化，從而引起電容值的變化。一般，電容的計算公式如式2.2。C=Q/U （式 2.2）平行板電容器的電容：理論和實驗表明，平行板電容器的電容C跟介電常數成正比，跟正對面積成反比，跟極板間的距離d成

12、反比，有式2.3。C=S/4kd （式 2.3）式2.3中：k為靜電力常量，介電常數由兩極板之間介質決定，圓周率3.1415926。方案2與方案1比較：一般工農業上進行水位測試的裝置多采用方案1的壓力傳感器，然而對于本次的設計，方案2的電容傳感器相比之下更經濟，可操作性更強，更能達到現場模擬的目的，因此傳感器采用方案2。為提高水位測量的精度，一般要對數據進行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：（1）取平均值：同時采集多個值，取其平均值作為實際的數據。（2）一階滯后濾波法 ：一般取a=01。本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果 （式2.4）2.2.2 遠程數據傳輸方案方案1：

13、GSM無線短信芯片GSM無線短信模塊G100A是由北京捷麥公司推出的，該模塊采用全SMT組裝，工藝先進、可靠性高，工作電壓范圍為515 v8。其內置的德國西門子公司GSM模塊TC35使得模塊操作簡單，無須學習復雜的GSM模塊AT指令集。G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半雙工三種形式，標準配置為RS232。采用GSM模塊與單片機構成的系統通過單片機的并行I0口可以很方便的實現水位的顯示功能。現有的GSM網絡在全國范圍內實現了聯網和漫游，采用GSM模塊時，就可以通過一種無線通信的方式以實現遠程終端監控和報警的功能。方案2：無線收發器nRF905NRF905無線收發器工作在433/

14、868/915MHZ的ISM頻段，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器組成，可以通過一種無線通信的方式實現遠程終端監控和報警的功能9。單片的NRF905可以實現無線接收和發送功能，它具有低功耗ShockBurst模式，工作電源電壓范圍1.9-3.6V。NRF905無線收發器用戶無需另外組網，為客戶節省了昂貴的建網費用和維護費用。方案2與方案1比較：方案1的GSM模塊受到網絡信號的限制，對于一些信號強度較弱的區域，同時受到通信協議等各方面因素的限制，無法保證正常工作。方案2的nRF905模塊更方便應用于本次設計，因此本設計無線傳輸方案選擇方

15、案2。3 水位遙測自控裝置硬件設計根據設計要求，采用MC9S08AW60單片機為核心的智能控制器系統的硬件接口電路包括：控制器實時時鐘接口電路、水位測量電路、無線傳輸接口電路、報警電路、顯示接口電路以及繼電器輸出接口電路等。其中MC9S08AW60為核心控制器件，水位測量運用電容傳感器及555頻率計算器組成，無線傳輸運用NRF905模塊，數碼管為顯示器件，繼電器為控制器件10。下面將對各個電路與其核心器件的工作原理做詳細介紹。3.1 單片機的概述本設計利用的是MC9S08AW60單片機，它是一個低成本、高性能 8 位微處理器單元（MCUs）HCS08 家族中的成員。家族中所有的 MCUs 使用

16、增強型HCS08 核，且使用不同的模塊，存儲大小，存儲器類型和封裝類型。本設計所使用的MC9S08AW60為44引腳的低輪廓四方扁平封裝（LQFP）如圖3.1。圖3.1 MC9S08AW60 44腳LQFP封裝圖3.1.1 MC9S08AW60單片機功能描述MC9S08AW60單片機引腳圖如圖3.2所示。圖3.2 MC9S08AW60 引腳圖MC9S08AW60單片機具有8位 HCS08中央處理單元（CPU），40 MHz的HCS08的CPU（中央處理單元），20MHz的內部總線頻率。HC08指令子集增加了BGND指令，單線后臺調試模式接口，允許單一的斷點設置在線調試（在片內調試模塊加了多于兩

17、個的斷點），在線仿真（ICE）帶有兩個比較器（在BDM中要加一），9個觸發模式以及片內總線捕獲緩沖區。3.1.2 水位遙測單片機接口電路設計單片機接口電路如圖3.3所示。圖3.3 單片機接口電路單片機的各IO口接線簡介：PA0連接555定時器控制信號。PF0連接555定時器的輸出信號。PC4連接SMS0501顯示模塊的時鐘信號，PC5連接SMS0501顯示模塊的數據輸入端口，PG3連接SMS0501顯示模塊的背光控制。PB1 ,PB2分別連接雙路繼電器來控制閥門的正轉與反轉。PA1 ,PE2-PE7 ,PD0-PD3分別與無線收發模塊NRF905的各引腳相連。3.2 水位測量電路的設計水位測量

18、電路由簡單的電容傳感器和ICM7555定時器構成。3.2.1工作原理當水位變化時，電容傳感器的電容值發生變化，電容傳感器的電容變化輸入ICM7555定時器電路，ICM7555輸出相應的頻率。電容傳感器的電容值與ICM7555輸出頻率值的轉換關系如式3.1。 （式 3.1）3.2.2水位測量電路圖3.4 水位測量電路原理圖通過三極管Q6來控制ICM7555的電源供給，使單片機能自由控制其頻率的輸出，更有利于對頻率的測量和系統的穩定性控制。其中R26為三極管Q6基極的限流電阻。為了盡量的減小輸入干擾及其保護ICM7555，則在輸入端串接電容C23和C24。3.3 無線傳輸模塊的設計3.3.1 NR

19、F905工作原理nRF905是單片工作在433/868/915MHZ頻段的無線收發器，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，一個晶體振蕩器和一個調節器組成11。ShockBurst工作模式的特點是自動產生前導碼和CRC。可以很容易通過SPI接口進行編程配置。電流消耗很低，在發射功率為-10Bm時，發射電流為11mA，接收電流為12.5mA。進入POWERDOWN模式可以很容易實現節電。快速參考數據如表3.1。表3.1 nRF905快速參考數據參數數值單位最低工作電壓1.9V最大發射功率10dBm最大數據傳輸率曼切斯特編碼50kbps輸出功率為-10 dBm 時工作電

20、流9mA接收模式時工作電流12.5mA溫度范圍-40 to +85典型靈敏度-100dBmPOWERDOWN 模式時工作電流2.5uA3.3.2 NRF905電氣特性nRF905 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖如圖3.5：圖3.5 nRF905 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖nRF905的電氣特性如下：（1）輸出頻率4MHZ，外部時鐘腳負載為5pf，晶體為4MHZ（2）晶體為4MHZ（3）POWERDOWN 模式時SPI 時鐘為1MHZ（4）工作在433/868/915MHZ的ISM頻段（5）晶體頻率有5種不同取值（4、8、12、16、20MHZ）（6）通道寬度和通道間隔為200K

21、HZ3.3.3 NRF905接口電路及管腳說明nRF905芯片管腳說明如表3.2。表3.2 nRF905芯片管腳說明管腳名稱管腳功能說明1TRX_CE數字輸入使能芯片發射或接收2PWR_UP數字輸入芯片上電3uPCL K時鐘輸出由晶體震蕩器分頻的輸出時鐘4VDD電源電源+3V DC5VSS電源地0V6CD數字輸出載波檢測7AM數字輸出地址匹配8DR數字輸出接收或發射數據完成9VSS電源地0V10MISOSPI 接 口SPI 輸出11MOSISPI 接 口SPI 輸入12SCKSPI 時鐘SPI 時鐘13CSNSPI 使能SPI 使能14XC1模擬輸入晶體震蕩器1 腳/外部時鐘輸入腳15XC2模

22、擬輸出晶體震蕩器2 腳16VSS電源地0V17VDD電源電源+3V DC18VSS電源地0V19VDD_PA電源輸出給nRF905 功率放大器提供的+1 .8V 電源20ANT1射頻輸出天線接口121ANT2射頻輸出天線接口222VSS電源地0V23IREF模擬輸入參考電流24VSS電源地0V25VDD電源電源+3V DC26VSS電源地0V27VSS電源地0V28VSS電源地0V29VSS電源地0V30VSS電源地0V31DVDD_1V2電源藕和的低壓正數字電源輸出32TX_EN數字輸入TX_EN= 1 TX 模式 TX_ EN= 0 RX 模式nRF905的接口電路如圖3.6所示。圖3.6

23、 nRF905接口電路3.3.4 無線傳輸模塊圖3.7 無線傳輸模塊原理圖nRF905模塊的所有管腳都直接與單片機管腳相連。為了提供更穩定的電源，在電源端并聯一個儲能電容C18。3.4 顯示電路設計3.4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的概述SMS0501E3 數碼筆段型液晶顯示模塊(LCM)，采用數碼筆段型液晶顯示器(LCD)，可顯示 5 位數字及 3 個小數點，寬電壓工作范圍，微功耗，高亮發光管側背光，與 MCU 單片機采用二線式串口連接，廣泛應用于手持式儀器儀表，智能顯示儀表12。3.4.2 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術參數 表3.4 SMS0501E3液晶顯示模塊的主

24、要技術參數項目參數項目參數顯示容量5 位數字+3 個小數點模塊工作電壓2.75.5V背光源顏色藍色工作電流300uA(5.0V)不含背光源工作電壓電流3.0V,<20mA字高12.0mm環境相對濕度<85視角6:00工作溫度-20+70顯示方式半透半反射式正顯示存儲溫度-30+80接口方式二線式串行接口3.4.3 SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路如圖3.8所示，各管腳說明如下：（1）VDD: 電源正極（2）DI: 串行數據輸入 （3）CLK: 串行移位脈沖輸入 （4）VSS: 電源負極 （5）VDD: 電源正極 （6）VDD: 電

25、源正極 （7）BLK: 背光源負極 圖3.8 SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路3.44顯示電路圖3.9 SMS0501E3 液晶顯示模塊電路通過三極管Q4能使單片機來控制液晶顯示模塊的背光的亮滅，更加節能，其中R17為三極管基極的限流電阻。在電源端并入儲能電容C21，能給液晶模塊提供更穩定的電源。3.5 報警電路的設計該報警系統主要是由蜂鳴器、三極管和雙色LED燈構成，其設計的硬件電路如圖3.12所示。圖3.10 報警系統電路當達到報警條件時，蜂鳴器發出報警聲，雙色LED燈轉換為相應的顏色。R5為三極管Q1基極的限流電阻。R4為雙向發光二極管D2的限流電阻。3.6 閥門控制電路設計閥

26、門控制電路由繼電器、三極管和穩壓二極管組成，運用三極管的開關特性控制繼電器的鏈接方向，從而控制閥門正轉與反轉。繼電器的引腳圖如圖3.11所示。圖3.11 繼電器引腳圖閥門控制電路如圖3.12所示。圖3.12 閥門控制電路雙路繼電器K1控制電機的正反轉來實現閥門的關閉。R11檢測電阻來檢測電機的堵轉。二極管U11，U12是為了吸收繼電器的剩余能量。J3是給電機一個獨立電源，給電機一個更加強勁的電源。3.7 其他電路由于各自的工作電壓不太一樣，在這里采用電平轉換芯片MAX3232以實現電平轉換。本電路應用了12V轉5V芯片4264和5V轉3.3V芯片LM1117。電源轉換電路如圖3.13。圖3.1

27、3 電源轉換電路二極管U3是為了防止電源的反接，以保護整個系統。電源芯片4264的輸入和輸出端并入電容以達到濾除電源紋波，提供一個干凈的5V電源。電源芯片1117的輸入和輸出端并入電容以達到濾除電源紋波，提供一個干凈的3.3V電源。3.8 本章小節本章主要研究的是硬件電路的設計與實現，基于對水位傳感器的分析與設計，水位測量方面主要采用的是自制電容傳感器，從而實現了經濟，可操作的效果。當水位值低于0.5m時，報警電路工作，繼電器電路給水工作。當水位值達到距上限0.5m時，報警電路工作，繼電器電路放水工作。本系統有很高的可靠性與實用性。本章主要介紹應用PADS Logic 、PADS Layout

28、與PADS Router對系統進行原理圖與PCD圖的繪制。PCD圖如附錄B中圖5.6所示。 課件之家精心整理資料-歡迎你的欣賞4 系統軟件設計本次設計程序的編寫采用C語言， C語言是一種計算機程序設計語言。C語言具有繪圖能力強，可移植性，并具備很強的數據處理能力，因此適于編寫系統軟件，三維，二維圖形和動畫。它是數值計算的高級語言13。C語言具有以下優點：（1）簡潔緊湊、靈活方便。C語言一共只有32個關鍵字，9種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。 C 語言可以象匯編語言一樣對位、字節和地址進行操作， 而這三者是計算機最基本的工作單

29、元。（2）運算符豐富。C的運算符包含的范圍很廣泛，共有種34個運算符。C語言把括號、賦值、強制類型轉換等都作為運算符處理。從而使C的運算類型極其豐富表達式類型多樣化，靈活使用各種運算符可以實現在其它高級語言中難以實現的運算。（3）數據結構豐富。C的數據類型有：整型、實型、字符型、數組類型、指針類型、結構體類型、共用體類型等。能用來實現各種復雜的數據類型的運算。并引入了指針概念，使程序效率更高。另外C語言具有強大的圖形功能， 支持多種顯示器和驅動器。且計算功能、邏輯判斷功能強大。（4）C是結構式語言。結構式語言的顯著特點是代碼及數據的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結構

30、化方式可使程序層次清晰， 便于使用、維護以及調試。C語言是以函數形式提供給用戶的，這些函數可方便的調用，并具有多種循環、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結構化。（5）C語法限制不太嚴格，程序設計自由度大。雖然C語言也是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。（6）C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操作。因此既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠象匯編語言一樣對位、字節和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元，可以用來寫系統軟件。（7）C語言程序生成代碼質量高，程序執行效率高。一般只比匯編程序生成的目標代碼效率低1020%。（8）C語言

31、適用范圍大，可移植性好。根據設計要求和各個芯片的工作原理，以及編程的要求需要先畫出它的程序流程圖。下面是程序的流程圖：4.1 主電路的軟件設計對于整個系統的軟件設計分為一下幾個部分：水位測量部分、無線傳輸部分、數碼管顯示部分、繼電器閥門控制部分和報警部分。主程序的流程圖如圖4.1所示。圖4.1 水位遙測自控主程序設計流程圖4.2 水位測量軟件設計水位測量傳感器接在單片機PF0口上，故對PF0口置1。再設置定時器一的二通道為輸入捕捉模式，傳感器對水位進行測量，得到的水位值進行處理之后保存并傳輸給無線發送模塊進行發送。水位子程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2 水位測量子程序設計流程圖水位測試程序如

32、下：void Init_555(void) PTADD_PTADD0=1; VCC_555_CTRL=0;void Init_TPM(void) TPM1SC =0XCA; TPM1MOD =6250; /1.25ms溢出 TPM1C2SC =0X44; /設置輸入捕捉模式void Conversion() level= (uint)(subTemp/5)*10/74)-1); command_buffer0=0X20; command_buffer1=level; command_buffer2=(level>>8); command_buffer3=(0X20+command_

33、buffer1+command_buffer2); void interrupt VectorNumber_Vtpm1ovf timer() TPM1SC = TPM1SC; TPM1SC_TOF=0; timer_num+;void interrupt VectorNumber_Vtpm1ch2 input() TPM1C2SC_CH2F=0; if(input_num=1) input_f=TPM1CNT; timer_num=0; if(input_num=2) input_s=TPM1CNT; input_num=0; subTemp=timer_num*6250+input_s-in

34、put_f; input_num+;4.3 數碼管顯示軟件設計SMS0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表如表4.1所示。表4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表LCDBUFD7D6D5D4D3D2D1D00C1X0D1E1B1A1F1G11C2H2D2E2B2A2F2G22C3H3D3E3B3A3F3G33C4H4D4E4B4A4F4G44C5X0D5E5B5A5F5G5數碼管依次對百位，十位，個位進行顯示。數碼管顯示子程序如圖4.3所示。以下是SMS0501程序：unsigned char LCD_table12=0x41, 0x77, 0xc2, 0x52, / 0, 1,

35、 2, 30x74, 0x58, 0x48, 0x73, / 4, 5, 6, 7 0x40, 0x50, 0xff, 0xfe, / 8, 9, , - ;void Init_LCD() PTCDD_PTCDD4=1; PTCDD_PTCDD5=1; PTGDD_PTGDD3=1; LCD_BLK=1; /open BLK is highvoid LCD_write_byte(uint data) char i; for(i=0; i<8; i+) LCD_CLK = 1; if(data&0x01) LCD_DATA = 1;else LCD_DATA = 0; data &

36、gt;>= 1;LCD_CLK = 0; LCD_CLK = 1; void LCD_write_bytes(uint data, char dp, char minus) char i;char temp5;if(minus) temp0 = 0xff; else temp0 = 0xfe; temp1 = LCD_tabledata%10000/1000; temp2 = LCD_tabledata%1000/100; temp3 = LCD_tabledata%100/10; temp4 = LCD_tabledata%10; if(dp) tempdp &= 0xbf;

37、for(i=0; i<5; i+) LCD_write_byte(tempi);圖4.3 數碼管顯示子程序4.4 無線數據傳輸軟件設計NRF905一共有四種工作模式，其中有兩種活動RX/TX模式和兩種節電模式14。活動模式（ShockBurst RX和ShockBurst TX），節電模式（掉電和SPI編程，STANDBY和SPI編程）。nRF905 工作模式由TRX_C E、TX_EN、PWR_UP 的設置來設定如表4.2所示。表4.2 nRF905 工作模式設定PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI 編程10XStandby 和SPI 編程110ShockBur

38、st RX111ShockBurst TXShockBurstTM 收發模式下，使用片內的先入先出堆棧區，數據低速從微控制器送入，但高速發射，這樣可以盡量節能，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數據發射速率。與射頻 協議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節能；低的系統費用(低速微處理器也能進行高速射頻發射)；數 據在空中停留 時間短，抗干擾性高。Shoc kBurstTM 技術同時也減小 了整個系統的平均工作電流。在 ShockBurstTM 收發模式下， RF905 自動處理字頭和CRC 校驗碼。在接收數據時，自動把字頭和 CRC 校驗碼移去。在發送數據時，自

39、動加上字頭和CRC校驗碼，當發送過程完成后，DR引腳通知微處理器數據發射完畢。4.4.1 ShockBurst TX 發送流程 典型的 NRF905 發送流程分以下幾步：（1）當微控制器有數據要發送時，通過SPI接口，按時序把接收機的地址和要發送的數據送傳給RF905，SPI接口的速率在通信協議和器件配置時確定；（2）微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發 RF905 ShockBurstTM發送模式；（3）RF905 的ShockBur stTM 發送：射頻寄存器自動開啟，數據打包(加字頭和CRC 校驗碼)，發送數據包，當數據發送完成，數據準備好引腳被置高； （4）AUTO_RET

40、RAN被置高，RF905不斷重發，直到TRX_CE被置低；（5）當 TRX_CE 被置低，RF905發送過程完成，自動進入空閑模式。注意：ShockBurstTM 工作模式保證，一旦發送數據的過程開始，無論 TRX_EN 和 TX_EN 引腳是高 或低，發送過 程都會被處理完。只有在前一個數據包被發送完畢，RF905才能接受下一 個發送數據包。 無線發送流程圖如圖4.4所示，程序見附錄A。圖4.4 無線發送流程圖4.4.2 ShockBurst RX 接收流程 （1）當TR X_CE 為高、TX_EN 為低時，RF905進入ShockBurstTM接收模式； （2）650us 后 ，RF905

41、 不斷監測，等待接收數據；（3）當 RF905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高；（4） 當接收到一個相匹配的地址，AM 引腳被置高；（5）當一個正確的數據包接收完畢， RF905自動移去字頭、地址和 CRC校驗位，然后把 DR 引腳置高（6）微控制器把 TRX_CE 置低，nRF905 進入空閑模式；（7） 微控制器通過 SPI 口，以一定的速率把數據移到微控制器內；（8）當所有的數據接收完畢，nRF905 把DR引腳和AM引腳置低；（9）nRF905此時可以進入 ShockBurstTM 接收模式、ShockBurstTM 發送模式或關機模式。當正在接收一個數據包時，TRX_CE

42、或 TX_EN 引腳的狀態發生改變，RF905 立即把其工作模式改變 ，數據包則丟失。當微處理器接 到AM引腳的信號之后，其就知道 RF905 正在接收數據包，其可以決定是讓 RF905 繼續接收該數據包還是進入另一個工作模式。 無線接收流程圖如圖4.5所示，程序見附錄A。圖4.5 無線接收流程圖4.4.3 節能模式RF905 的節能 模式包括關機模式和節能模式。在關機模式，RF905 的工作電流最小，一般為 2.5u A。進入關機模式后，RF905保持配置字中的內容，但不會接收或發送任何數據。 空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發送模式或接收模式的啟動時間也比較短。在空閑模式下，RF

43、905內部的部分晶體振蕩器處于工作狀態。4.5 本章小結本章主要利用在軟件對系統進行設計，而程序的編寫采用C語言，它既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點15。它可以作為系統設計語言，編寫工作系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。因此，它的應用范圍廣泛。對操作系統和系統使用程序以及需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優于其它解釋型高級語言，有一些大型應用軟件也是用C語言編寫的。 主電路的軟件進行水位的讀取，得到值轉換為水位值，并且不斷的進行檢測，將測得的值送至無線發送端進行發送，無線接收端接收到水位信息后，單片機控制數碼管進行顯示。當水位值低于0.5m時，報警電路工作，繼電器電路給水工作。當水位值達到距上限0.5m時，報警電路工作，繼電器電路放水工作。5 實物結果分析水位遙測系統各部分實物圖片展示見附錄B。經過實驗測試，實物裝置能夠實現水位的測試，無線發送接收，水位顯示，控制和報警的功能。但是水位遙測自控裝置的水位測試和無線傳輸存在