基于单片机的无线温度远程采集监测报警器的设计毕业论文(设计)(编辑修改稿)

基于单片机的无线温度远程采集监测报警器的设计毕业论文(设计)(编辑修改稿)内容摘要：

块，显示模块，报警电路组成。 温度无线采集报警系统结构框图如图 11 所示。 图 11 温度无线采集报警系统结构框图 2 主要元器件介绍 AT89S52 单片机简介 STC89C52 是一种低功耗、高性能具有 8K 可编 Flash 使用高密度存储技术存储器。 在一个单芯片 上， 8 位 CPU 在系统可编程，使得 STC89C52 提供高度灵活，为许多嵌入式控制应用。 STC89C52 具有以下标准功能： 8K 字节的 Flash， 256 字节的 RAM， 32 位 I / O 线，看门狗定时器，两个数据指针，三个 十六 位定时器 /计数器，一 个 六 向量二级中断结构 ，全双工串行口，片内振荡器和时钟电路。 STC89C52 支持两种软件可以选择的节电模式。 在 CPU 工作停止，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作的空闲模式。 在 RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止的掉电保护方式 [1]。 这个模块以单片机为中心，把程序代码烧进去，然后外接复位电路、振荡电路、键盘控制、LED 显示电路、报警电路等子模块。 单片机最小系统包括单片机、复位 电路、时钟电路构成。 要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统如图 21 示。 STC89C52 主 控 制 器 发射 DS18B20 接收 STC89C52 主 控 制 器 显示电路 报警电路 4 图 21 单片机最小系统 STC89C52 单片机工作电压范围： ,所以通常给单片机外界 5V 直流电源。 连接方式为单片机中的 40 脚 VCC 接正极 5V，而 20 脚 VSS 接电源地端。 复位电路是完成单片机工作开始状态，确保单片机启动的过程。 单片机在接通电源时会产生复位信号，完成单片机的启动这一过程确定单片机的起始工作状态。 单片机系统在运行时，当受到外界环境的干扰可能会出 现程序跑飞的时候，按下复位按钮后内部的程序会自动从头开始执行 [2]。 一般复位包含上电自动复位与外部按键的手动复位，单片机要是在时钟电路的工作以后，在 RESET 端持续的给出 2 个机器周期高电平就可以完成复位的操作。 本系统设计采用的是外部手动按键复位电路，需要接上拉电阻提高输出高电平的值。 时钟电路就相当于单片机的一个心脏，掌握着单片机的整个工作节奏。 时钟电路就是振荡电路，主要是向单片机来提供一个正弦波的信号作为基准，决定单片机执行的速度。 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出，反向放大器可以配置为 片内振荡器。 如果采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应当不接。 因为一个机器周期含有六个状态周期，而每个状态周期为两个振荡周期，所以一个机器周期共有十二个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为 12MHZ，那么一个振荡周期是 1/12us。 本系统采用 STC 系统列单片机，相比其它系列单片机具有很多优点。 一般 STC 单片机资源比其它单片机要多，而且执行的速度快； STC 系列单片机使用串口对单片机进行烧写 ,下载程序较为方便； STC89C52 单片机内部集成了看门狗电路；且具有很强抗干扰能力 [3]。 本系统采用内部方式 的时钟电路和加电自复位的复位电路，如下图 22 图和 23 所示： 图 22 时钟电路 图 23 复位电路 5 由于单片机 P0 口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高 /低电平，因而该组I/O 口在使用时必须外接上拉电阻。 nRF24L01 概述 nRF24L01 是一款功耗低的新型单片射频收发器件，工作 ～ ISM 频段。 数据的传输率为 l Mb/s 或 2Mb/s，供电电压 ～ ,内置频率合成器，功率放大器， 晶体振荡器， 调制器的功能模块和 增强型 ShockBurst 技术 ，其输出功率 与通信信道可以由程序配置 [4]。 nRF24L01 可以通过配置寄存器配置为 发射、接收、空闲及掉电 这 四种工作模式 ，具体如表 21 所示。 表 21 nRF24L01 工作模式 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器状态 接收模式 1 1 1 发射模式 1 0 1 数据在 TX FIFO 寄存器中 发射模式 1 0 1→0 停留在发送模式，直至数据发送完 待机模式 2 1 0 1 TX_FIFO 为空 待机模式 1 1 0 无数据传输 掉电 0 DS18B20 温度传感器 DS18B20 是 单线数字温度传感 ，体积小，适用电压更宽而且更加经济实惠，测温范围为55176。 C~+125176。 C。 由于 DS18B20 温度检测与数字数据输出都集中在一个芯片上，所以大大提高了抗干扰能力 [5]。 DS18B20 的工作周期可分为温度检测和数据处理两个部分。 用于存放DS18B20ID 编码的 ROM 只读存储器，它共有 64位 ROM。 用于内部计算和数据存取的 RAM 数据暂存器。 DS18B20 测量的精度高，电路的连接相对简单，多个 DS18B20 可以并联至 3 根或2 根端口线上，并且 CPU 只需要一根线就能够和多个 DS18B20 进行通信，其占用的微处理器端口比较少，可以节约较多的引线与逻辑电路。 像这样的传感器仅仅只需一条数据线就可以进行数据的传输。 3 硬件系统设计 硬件系统总体结构 随着生活水平的不断提高和科学技术的逐渐进步，人们对温度监测数据的精度要求也越来越严格。 然而传统的温度测量装置在环境、成本等因素下很难满足现在的需求。 本设计选用 DS18B20 作为温度采集元件，配合低功耗单片机的使用就能够很巧妙地克服传统上的不足。 而且本文采用 nRF24L01 无线传输模块，打破了传统操作中距离受限 布线复杂 等问题，使系统操作更容易实现。 本设计由 STC89C52作为主控 CPU， DS18B20温度采集模块、 nRF24L0l无线收发模块和显示模块组成整个系统，如图 31 所示。 6 图 31 系统总体架构图 无线收发模块 本模块由 nRF24L01 及其外围电路组成。 nRF24L01 作为单片射频收发芯片。 温度无线传输采用 NRF24L01 无线模块， nRF24L01 单端匹配网络：晶振，偏置电阻，去耦电容。 如图 32与图 33。 图 32 NRF24L01 无线发射接线图 图 33 NRF24L01 无线接收模块接线图 显示模块 显示采用 LCD1602 显示， 经过无线传输后 ， 温度数据信息将在 1602 液晶显示芯片上进行显示 ， 1602 液晶显示芯片 采用标准 的 16 脚接口 [7]， 显示电路如图 34。 图 34 显示电路 声光报警电路 电路通过三极管基极串连一个电阻与单片机 端口连接从而达到控制蜂鸣器是否报警。 当外界温度超过预设温度上下限时，为更加有效的引起注意，及时关注温度的变化，本系统设计了声报警电路。 电路如图 35 所示。 MCU温度检测模块无线发射模块MCU温度显示模块无线接收模块 7 图 35 声音报警电路图 按键控制电路 本电路设计了三个按键，一个设置键、一个加键、一个减键。 设置键控制温度上 下限的选择，加减键调节温度的上下限值。 如图 36 所示。 图 36 按键连接电路图 温度采集模块 温度传感器 DS18B20 可直接与单片机相连完成数据的采集与处理， 本 设计中与发送端单片机的 P26 连接 [8]，接口电路如图 37 所示。 图 37 温度传感器接口电路 8 电源模块 发射和。