1.1 題目“溫濕度檢測無線傳輸系統”的設計與制作。 1.2 教學目的(1)鞏固和加深學生對《高頻電子技術》、《通信原理》、《單片機原理》、《PCB 工程設計》 等課程基本知識的理解,綜合運用課程中所學到的理論知識去獨立完成本設計課題。(2)針對設計任務的要求,學會查閱手冊和文獻資料,培養學生獨立分析和解決實際問題的能力。(3)通過對設計任務中“功能要求、技術要求、工藝要求”的分析,比較并選擇最佳方案,對最佳方案進行論證,計算和選用元器件。通過電路組裝,調試和檢測環節,完善設計方案并掌握電路的分析方法和設計方法。(4)熟悉常用電子元、器件的類型和特性,并掌握合理選型的原則。(5)掌握運用 Altium Designer10 來設計電路原理圖、PCB 圖的方法,學會電路的安裝與調試。(6)掌握常用電子儀器、儀表的使用方法,學會電路整機指標的測試方法。1.3設計要求(1)設計并制作一個溫濕度檢測無線傳輸系統。構建溫濕度檢測單元、無線傳輸單元和控制單元,自主設計溫度檢測、濕度檢測、二氧化碳檢測、檢測數據顯示單元和無線數據傳輸單元。(2)技術參數基本要求:①自制+5V 或+12V 供電電源、可以檢測溫度、濕度和二氧化碳濃度,檢測精度不低于 0.1,系統直線無線傳輸距離不低于 100 米。②編寫單片機 STC89C52 發送數據(TXD)、接收數據(RXD)、檢測數據、顯示數據的驅動程序。③制作并完成溫度、濕度和二氧化碳濃度檢測電路,預留測試點,測試點連接傳感器輸出電路,輸出信號應為數字信號,應能用示波器觀察波形。編寫相關的驅動程序。④制作完成無線傳輸電路,利用現成的無線傳輸模塊,傳輸距離大于 100 米,編寫相關的驅動程序,預留測試點,測試點連接控制電路,應能用示波器觀察波形。⑤制作完成電源轉換電路,能將 12V 直流電源轉換為 5V 和 3.3V 直流電源輸出。預留測試點,測試點連接轉換之后的輸出電路,應能用示波器觀察波形或者數字萬用表檢測數值。⑥利用單片機 STC89C52 進行時序控制,得到溫度、濕度和二氧化碳濃度值,能實現主機測量并無線傳輸,從機無線接收測量信號,并且主機和從機都能利用LCD 或者數碼管等方式顯示測量數值。(3)技術參數發揮部分:①系統傳輸距離大于 100 米,小于 1000 米。②設計完成語音播報溫度、濕度和二氧化碳濃度,語音播報格式為:“當前溫度,XX.XX”(X 代表 0-9 的數字)。③設計完成溫度、濕度和二氧化碳濃度報警,并通過蜂鳴器和 LED 燈等進行聲光報警提示。④設計完成免驅動功能,讀卡器應能夠具備 USB 接口,連接接口到計算機,操作系統可自動識別設備,可打開 Word 或者文本文檔等常見文本編輯工具接收溫度、濕度和二氧化碳濃度等信息。⑤設計完成基于該系統的綜合應用系統至少 2 項,例如大棚環境監測系統、智能家居監測系統、工廠環境監測系統等。⑥其他擴展發揮。(4)工藝要求:①重量較大的元、器件,安裝時應留足固定支架的空間,或裝在底板上,對一些發熱元、器件應考慮散熱的方法,熱敏元件應遠離發熱元件。②在印制板上應留出定位孔及固定支架所占用的位置。③按照電路的信號流程來安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持方向一致。元、器件之間的連線應盡可能縮短,以減少它們間的分布參數和相互間的電磁干擾。④對某些電位差較大的元、器件或導線,應加大它們之間的距離,以避免放電引出意外短路,帶高電壓的元、器件應盡量布置在調試時手不易觸及到的地方。⑤對可調元、器件的布局應考慮到整機的結構要求,其位置布局應方便于調整操作。⑥印制導線的拐角應彎成圓角或 450 角,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。⑦電路中的輸入及輸出印制導線應盡量避免相鄰平行,以免發生干擾,在這些導線之間的空間最好安裝一根隔離線接地。1.4 設計報告要求(1)不少于 1.5 萬字,A4 版面,統一復印封面和任務書。(2)封面;(3)設計報告目錄及摘要;(4)課程設計任務書;(5)溫濕度檢測無線傳輸系統功能及原理論述(系統組成框圖、電路原理圖);(6)各單元電路的功能,原理,元、器件的選擇;(7)測試結果分析;(8)課程設計小結;(9)附錄----參考文獻。 1.5 時間安排(共 3 周)第1 周:針對設計任務的要求,查閱文獻資料和手冊,撰寫設計方案;畫好電原理圖與 PCB 圖;第2 周:溫濕度檢測無線傳輸系統的安裝、焊接與調試;制作實物驗收評分,完善設計報告。1.6 主要設備及器件頻譜儀、數字萬用表、通信原理實驗箱、100MHZ 雙蹤數字示波器等。1.7 本章小結通過本章可以了解本設計的主要任務和目標。 2 設計原理和實現方案2.1 功能(1)無線傳輸距離距離不低于 100m。(2)設計完成檢測溫度、濕度和二氧化碳濃度,檢測精度不低于 0.1。得到溫度、濕度和二氧化碳濃度值,能實現主機測量并無線傳輸,從機無線接收測量信號,并且主機和從機都能利用 LCD 或者數碼管等方式顯示測量數值。 2.2 研究意義 課程設計是實踐教學的重要內容,通過課程設計可以加深理論的學習,掌握電路設計的方法,提高動手的能力。本課程設計考慮應用高頻和通信兩門課程的相關知識內容,最終選擇溫濕度、二氧化碳濃度測量無線傳輸做為研究設計對象,發射和接收信號需要掌握高頻的相關知識,信號的傳輸需要用到通信原理的相關原理。在設計過程中,還需要掌握單片機、嵌入式、電路、 PCB 制圖等相關知識。溫濕度、二氧化碳濃度和我們的生產生活密切相關,像塑料大棚、農田、倉庫和其他生產過程當中,如果濕度太大就會引起霉變和變質;對于精密儀器和半導體器件來說,溫濕度變化會影響它們的品質,溫度過高或者濕度過大則會導致性能降低。隨著我們社會的進步和工業技術的發展,人們越來越重視溫、濕度和二氧化碳濃度這些環境因素,由于對室內環境的要求較高故需要對環境溫、濕度和二氧化碳濃度進行測量和監控;許多產品對溫、濕度和二氧化碳濃度范圍的要求嚴格。以往的溫濕度和二氧化碳濃度傳感器都是經有線的方式傳輸數據,線路復雜冗余,不適合大范圍或者異地多數量的測 量,線路故障也很難排查,若設備重新布局則要重新布線等一系列問題,連線成本也相對要高,線路的老化問題也會影響設備的可靠性,尤其是有線網絡不通暢或由于現場環境因素的限制;而不便于架設線路的情況下,給溫、濕度的數據測量帶來了很大的麻煩。多點溫濕度和二氧化碳濃度無線測量系統的應用范圍是比較廣泛的,隨著大量廉價和高度集成的無線模塊的普及,以及其它無線通信技術的應用,無線溫濕度和二氧化碳濃度的測量逐漸變成現實。而在當今的工農業生產中,需要進行溫濕度和二氧化碳濃度采集的場合越來越多,準確方便地測量溫濕度和二氧化碳濃度的變化變得至關重要。要想監測到實時的溫濕度數據和二氧化碳濃度,就需要采用無線傳輸的方式對數據進行采集、發送、接收并對無線采集來的數據通過上位機進行處理,以控制并監測設備的運行情況,減少不必要的線路設備開支。 2.3 系統原理 由溫濕度、二氧化碳濃度無線傳輸的設計要求,可將該系統劃分為以下幾個模塊。 圖 2.1 溫濕度測量無線傳輸系統框圖 2.4 本章小結本章首先介紹了對課程設計的功能進行了闡述。接著介紹了本次課程設計的研究意義和系統原理,通過繪制無線傳輸系統框圖的方法,讓人們能夠直觀、明了的看出整個設計的思路。本章節內容為接下來的工作及論文的編寫確定了方向,奠定了良好的理論依據和基礎。
3 溫濕度測量無線傳輸系統電路設計溫濕度測量無線傳輸系統由以下幾部分模塊電路構成:溫度測量模塊、濕度測量模塊、二氧化碳濃度測量模塊、無線主機模塊、無線從機模塊、顯示模塊、串口轉 USB 電路和電源電路。3.1 AT89C52簡介
AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系統可編程Flash存儲器。 圖3.1 AT89C52引腳圖管腳說明:VCC:供電電壓。GND:接地。 P0口:P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時,引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數據存儲器時,P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下, P0不具有內部上拉電阻。 在flash編程時,P0口也用來接收指令字節;在程序校驗時,輸出指令字節。程序校驗時,需要外部上拉電阻。 P1口:P1口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口,P1輸出緩沖器能驅動4 TTL邏輯電平。此外,P1.0和P1.1分別作定時器/計數器2的外部計數輸入(P1.0/T2)和定時器/計數器2 的觸發輸入(P1.1/T2EX)。 在flash編程和校驗時,P1口接收低8位地址字節。P2口:P2口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口,P2 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時,內部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因,將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器(例如執行MOVX @DPTR)時,P2口送出高八位地址。在這種應用中,P2口使用很強的內部上拉發送1。在使用 8位地址(如MOVX @RI)訪問外部數據存儲器時,P2口輸出P2鎖存器的內容。 在flash編程和校驗時,P2口也接收高8位地址字節和一些控制信號。P3口:P3口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口,P3 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。P3口亦作為AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。在flash編程和校驗時,P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能:P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時/計數器0)P3.5 T1(定時/計數器1)P3.6 WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數據存儲器讀選通)此外,P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST:復位輸入。當振蕩器工作時,RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。EA/VPP:外部訪問允許,欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程,復位時內部會鎖存EA端狀態。如EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執行內部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時,該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入端。 XTAL2:反向振蕩放大器器的輸出端。3.2 晶振電路設計
圖3.2 晶振電路示意圖
晶振給單片機提供時鐘信號脈沖,這個脈沖就是單片機的工作速度。單片機的工作頻率一般到24M就不上去了,否則不穩定。晶振與單片機的腳XTAL1和腳XTAL2構成的振蕩電路中會產生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波) 這個波對電路的影響不大,但會降低電路的時鐘振蕩器的穩定性,為了電路的穩定性起見,建議在晶振的兩引腳處接入兩個10pf-50pf的電容接地來削減偕波對電路的穩定性的影響。所以晶振所配的電容在10pf-50pf之間都可以的。本次電路采用12MHZ的晶振提供振蕩頻率以及兩個22pF的電容來濾除干擾。 3.3 復位電路設計
圖3.3 復位電路示意圖
復位在上電啟動的時候復位一次,當按鍵K1按下的時候系統再次復位,如果釋放后再按下,系統還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統中控制其復位。 在電路圖 中,電容的的大小是10uf,電阻的大小是10k。所以根據公式,可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機的電源是5V,所以充電到0.7倍即為3.5V),需要的時間是4.7K*10UF=0.1S。 也就是說在電路啟動的0.1S內,電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5~1.5V減少(串聯電路各處電壓之和為總電壓)。所以在0.1S內,RST引腳 所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機 中小于1.5V的電壓信號為低電平信號 ,而大于1.5V的電壓信號為高電平 信號 。所以在開機0.1S內,單片機系統自動復位(RST引腳 接收到的高電平信號 時間為0.1S左右)。 在單片機啟動0.1S后,電容C1兩端的電壓持續充電為5V,這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V,RST處于低電平,所以系統正常工作。當按鍵K1按下的時候,開關導通,這個時候電容兩端形成了一個回路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個過程中,電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移,電容的電壓在0.1S內,從5V釋放到變為了1.5V,甚至更小。根據串聯電路電壓為各處之和,這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V,甚至更大,所以RST引腳又接收到高電平 。單片機系統自動復位。 3.4 溫濕度測量模塊設計 空氣溫度的測量,可以采用 DS18B20 溫度傳感器。然而,因為本系統也要測量濕度,而選用的濕度傳感器 DHT11,該數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。其數字測溫精度和濕度測量精度可滿足設計要求。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件,并與一個高性能 8 位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在 OTP 內存中,傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口,使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗,信號傳輸距離可達 20 米以上。它的性能指標如下:濕度測量范圍為20%~90%RH;濕度測量精度為±5%RH;溫度測量范圍為0~50 ℃,溫度測量精度為±2℃,工作電壓3.0~5.5 V,響應時間<5S,DHT1l采用4針單排引腳封裝, 傳感器通電后,需要等待1s,這是因為要越過不穩定的狀態,在此期間不需發送指令,電源引腳(VDD,GND)之間可增加一個100nF 的電容,用以去耦濾波。
圖3.4 DHT11典型的應用電路圖 圖3.5 DHT11應用原理圖 3.5 二氧化碳濃度測量模塊設計二氧化碳傳感器是用于檢測二氧化碳濃度的機器。用于家庭、環境的二氧化碳探測裝置。適宜于二氧化碳濃度的探測,二氧化碳氣體敏感元件測試濃度范圍:0-10000ppm。主要芯片:LM393、MG811 二氧化碳氣體感應探頭。工作電壓:DC6V。特點:(1)具有 TTL 電平信號燈輸出指示,工作電壓信號燈指示;(2)雙路信號輸出(模擬量信號和 TTL 高低電平信號); (3)TTL 電平輸出有效信號為低電平。(當檢測氣體濃度超過設定值時,輸出低電平時信號紅色指示燈亮,該口可直接接單片機 IO)(4)模擬量輸出電壓 0-2V,濃度越低輸出電壓越高;(5)對二氧化碳具有很高的靈敏度和良好的選擇性;(6)具有長期的使用壽命和可靠的穩定性;(7)快速的響應恢復特性;(8)陶瓷探頭可以插拔設計,方便更換,隔熱散熱更好;(9)帶溫度補償輸出,標稱溫度環境下 Tcm 輸出為 VCC/2 電壓。當環境溫度變化時,輸出電壓信號變化,溫度變化量轉換為對應電壓輸出變化量,從而通過程序補該溫度變化量,控制探頭更有效的檢測。
圖3.6 MG811模塊實物圖
圖3.7 MG811模塊原理圖
引腳功能:VCC6:正輸入電源DOUT:TLL信號輸出AOUT:模擬信號輸出GND:負輸入電源Tcm:溫度補償輸出MG811 二氧化碳模塊內部沒有A/D轉換器, 3.6 無線傳輸模塊設計 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生產的一款無線通信通信芯片,采用 FSK 調制,內部集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 協議。可以實現點對點或是 1 對 6 的無線通信。無線通信速度可以達到 2M(bps)。NORDIC 公司提供通信模塊的 GERBER 文件,可以直接加工生產。嵌入式工程師或是單片機愛好者只需要為單片機系統預留 5 個 GPIO,1 個中斷輸入引腳,就可以很容易實現無線通信的功能,非常適合用來為 MCU 系統構建無線通信功能。
圖3.8 nRF24L01引腳原理圖
圖3.9 nRF24L01引腳PCB圖
引腳說明:VCC腳接電壓范圍為1.9V~3.6V之間,超過3.6V將會燒毀模塊,推薦電壓3.3V左右。除電源VCC和接地端,其余引腳可以直接和普通的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了。如果單片機IO口輸出電流大于10mA口,需要串聯電阻分壓,否則容易燒毀模塊。CSN:芯片的片選線,CSN 為低電平芯片工作。SCK:芯片控制的時鐘線(SPI 時鐘)MISO:芯片控制數據線(Master input slave output)MOSI:芯片控制數據線(Master output slave input)IRQ:中斷信號。無線通信過程中 MCU 主要是通過 IRQ 與 NRF24L01 進行通信。CE: 芯片的模式控制線。因為本設計使用AT89C52單片機,與P1口相連接,它是具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口,所以不需要接上拉電阻。串聯1K電阻起限流作用,保護模塊。3.7 LCD 顯示電路設計 當主機單片機測量獲得溫濕度數值之后,將所得的結果送交 LCD1602 加以顯示;當從機單片機測量通過無線收到溫濕度數值之后,將所得的結果送交 LCD1602 加以顯示。由于我們只要顯示出溫濕度和濃度值,所以只需要采用字符型 LCD 即可。此處我們選擇常用的字符型液晶 1602。
圖3.10 Lcd1602引腳示意圖
3.8 按鍵電路
圖3.11 鍵盤控制模塊原理圖
該設計的鍵盤控制電路主要包括3個按鍵: P23顯示溫度上下限、P22顯示濕度上下限、P21顯示二氧化碳濃度上下限。 3.9 聲光報警電路設計 在智能化控制系統里,為了安全起見,對于一些重要的參數都設定了緊急狀態報警系統,以便于提醒操作人員注意,或者采取緊急措施。本設計采用當溫濕度和二氧化碳濃度值超過設定值時,驅動蜂鳴器報警提示,以及由 LED 提示數據傳輸成功和報警信息。蜂鳴器額定電流30mA,對于AT89C52單片機,緊靠必須使用晶體管放大電路,為了使單片機的功率更小,所以使用PNP型晶體管,當外部環境的溫度或者濕度、二氧化碳濃度超過設定值時,基級變為低電平,蜂鳴器導通鳴叫。 圖3.12 聲光報警電路原理圖 3.10 電源電路 系統電路采用的芯片和元器件工作在 5V 電源和 3.3V 電源下,因此選用穩壓芯片 7805 將 12V 電源轉換為 5V 穩壓電源;選用 ASM1117 將 5V 轉換為 3.3V 穩壓電源。
圖3.13 7805引腳圖
圖3.14 ASM1117 引腳圖
3.11 本章小結本章對整個設計的硬件電路組成情況作了一個簡單的介紹,并對本次設計所使用的控制器AT89C52以及所有功能模塊電路(晶振電路,復位電路,溫濕度測量模塊,二氧化碳濃度測量模塊,無線傳輸模塊,LCD顯示電路,聲光報警電路,電源電路)的電路設計,包括性能、優點,主要性能參數等,初步構造硬件。4 印制電路板設計4.1 電路板應用 Altium Designer 是原 Protel 軟件開發商 Altium 公司推出的一體化的電子產品開發系統。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB 繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合,這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。根據電路模塊的特點,我們將此溫濕度測量無線傳輸系統劃分為功能電路模塊。每一個功能電路都采用采用一塊單獨的單面板來制作。分別是發送模塊、接收模塊、電源模塊。4.2 本章小結 通過本章簡短的介紹,可以了解電路板的軟件支持是Altium Designer ,并知道了本次設計把電路板分塊制作。 5 溫濕度測量無線傳輸系統軟件設計系統軟件設計包括如下幾個部分:溫濕度測量模塊、無線發送模塊、無線接收模塊、二氧化碳測量模塊、顯示模塊、按鍵模塊。5.1 溫濕度測量模塊DHT11 的 DATA 管腳用于和單片機之間的通訊和同步,采用單總數據格式,一次通訊時間 4ms 左右。DHT11 上電后(DHT11 上電后要等待 1s 以越過不穩定狀態在此期間不能發送任何指令),開始測試環境溫濕度數據,并記錄數據。與此同時 DHT11 的 DATA 數據線由上拉電阻拉高一直保持高電平,此時 DHT11 的 DATA 引腳處于輸入狀態,時刻檢測外部信號。 單片機的 I/O 設置為輸出狀態同時輸出低電平開始信號,且低電平保持時間不能小于18ms。然后單片機的 I/O 設置為輸入狀態,由于上拉電阻,單片機的 I/O 即 DHT11 的 DATA 數據線也隨之變高,等待 DHT11 作出回答信號。DHT11 的 DATA 引腳檢測到單片機發送的低電平開始信號時,等待開始信號結束。延遲后 DHT11 的 DATA 引腳處于輸出狀態,輸出 80us 的低電平作為應答信號,緊接著輸出 80us 的高電平通知外設準備接收數據。單片機延時等待 20~40us 后,檢測到 I/O 有低電平(DHT1回應信號)后,等待 80us 的高電平后的數據接收通知。由 DHT11 的 DATA 引腳輸出 40bit 數據,單片機根據 I/O 電平的變化接收 40bit 數據。位數據“0”的格式為:50us 的低電平和 26~28us 的高電平,位數據“1”的格式為:50us的低電平加 70us 的高電平。DHT11 的 DATA 引腳輸出 40bit 數據后,繼續輸出低電平 50us 后由上拉電阻拉高轉為輸入狀態。但 DHT11 內部重測環境溫濕度數據,并記錄數據,等待外部信號的到來。
圖5.1 溫濕度檢測流程圖
5.2 無線收發模塊流程 模塊進行低功耗收發數據時,要對兩個模塊進行參數設置或默認配置,使發送方的目標地址和接收方的本機地址相一致。接收方通過定時的休眠和監聽空中射頻信道來達到低功耗的目的,而發送方通過發送特殊的射頻數據包與接收方通信。 發送方處于喚醒模式即工作模式二(SET_A=0,SET_B=1)。UART 功能打開,當監聽到串口輸入端 RXD 有數據輸入時,置低 AUX 并切換到發射狀態。對收到的數據進行交織糾錯編碼,并構建前導碼長度為一個喚醒周期的特殊數據包。再從串口輸出端 TXD 將數據發送進空中射頻信道,發送結束后重新置高 AUX 腳并再次轉入持續監聽狀態。
圖 5.2 無線發送方工作流程圖 接收方模塊射頻部分初始化后進入休眠模式即工作模式三(SET_A=1,SET_B=0),UART功能關閉,以此來降低功耗。在一個喚醒周期后,射頻部分處于接收狀態,搜索空中射頻信道中是否有前導碼,若沒有,則立刻進入休眠模式等待下一個喚醒周期;若有,則繼續保持接收狀態,將數據剩余部分接收下來。然后經交織解碼檢錯確認無誤時,置低 AUX 并等待延時觸發時間后從串口輸出解碼后的數據,輸出結束后置高 AUX 腳。若工作模式未改變則再次進入休眠模式等下一個喚醒周期。
圖 5.3 無線接收方工作流程圖 5.3 二氧化碳測量模塊
圖5.4 二氧化碳測量模塊工作流程圖
5.4 顯示模塊流程圖
圖5.5 顯示模塊流程圖
5.5 按鍵模塊流程圖
圖5.6 按鍵模塊流程圖
5.6 系統流程圖
圖5.7 系統模塊流程圖
5.7 本章小結本章主要介紹了軟件部分設計與開發,描述了各個模塊的程序流程圖,讓人們加深對整個設計的理6 出現的問題及解決辦法(1)在調試溫濕度傳感器模塊時一直不能檢測到溫濕度,但是程序已經嚴格按照時序來寫,反復檢查仍然沒有發現錯誤的地方。然后我先把DHT11讀取的數據用串口調試發送數據,時序重新調了一次,終于成功。成功后再結合到LCD1602上。(2)焊完板子調試時,接收板子的LCD1602不顯示字符,發現是排阻方向焊反了,改正過來后調試成功。參考文獻[1]林立,張俊亮.單片機原理及應用——基于Peotues和Keil C.北京:電子工業出版社.2014.[2]謝龍漢,魯力,張桂東.Altium Designer 原理圖與PCB設計及仿真.北京:電子工業出版社.2014.[3] 譚浩強. C程序設計(第三版)[M].北京: 清華大學出版社, 2005.[4]高精度無線環境溫濕度測量系統設計研究[J]. 王歡,黃晨. 電子測量與儀器學報. 2013(03).附 錄附錄I 原理圖(1)發送模塊原理圖
(2)接收模塊原理圖 (3)電源模塊原理圖 附錄II PCB圖(1)發送模塊PCB圖 (2)接收模塊PCB圖 (3)電源模塊PCB圖 附錄III 實物圖(1)發送模塊實物圖
(2)接收模塊實物圖
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