基于單片機(jī)的無(wú)線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-V1.0終稿.docx

基于單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：08電子(1)班姓名：李春輝 目 錄引 言31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述61.1 系統(tǒng)總體分析61.2 方案論證92硬件設(shè)計(jì)102.1 硬件介紹103電路圖設(shè)計(jì)233.1 主要電路圖的設(shè)計(jì)233.2 發(fā)送端及接收端電路254軟件設(shè)計(jì)及流程圖274.1 軟件模塊化設(shè)計(jì)274.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想284.3 Keil C51系統(tǒng)概述284.4 系統(tǒng)流程圖295系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析325.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果325.2 系統(tǒng)結(jié)果分析32結(jié) 論33致 謝34參考文獻(xiàn)35附錄 源程序清單37摘 要隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的重視和公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，無(wú)論是控制或防治環(huán)境污染和環(huán)境惡化，還是從改善環(huán)境質(zhì)量等各個(gè)方面，環(huán)境保護(hù)都是十分重要。環(huán)境溫度及光照對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和人們的日常生活都有很大的影響，而溫度、光照的測(cè)量也就成為人們生產(chǎn)生活中一項(xiàng)必不可少的工作。傳統(tǒng)的測(cè)溫儀、測(cè)光儀檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，準(zhǔn)確度較低，且使用不方便。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，其中數(shù)字溫度計(jì)、數(shù)字測(cè)光儀就是典型的應(yīng)用例子。本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的環(huán)境信息采集與傳輸系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度和光照信息的采集與監(jiān)控。在設(shè)計(jì)中以AT89S52單片機(jī)為核心控制芯片，完成溫度、光照的測(cè)量以及數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)控制等功能。該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度采集模塊，光照信息采集模塊，顯示模塊，無(wú)線通信模塊和一些外圍接口電路等。在發(fā)射端，以單片機(jī)為核心芯片，外連無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，DS18B20溫度傳感器及光敏二極管。在接收端，單片機(jī)連接一塊1602液晶顯示屏和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。溫度信號(hào)由DS18B20芯片采集，光照信號(hào)通過(guò)光敏二極管采集，采集的環(huán)境信息由單片機(jī)負(fù)責(zé)處理,無(wú)線模塊負(fù)責(zé)傳輸，同時(shí)由接收端所連接的液晶顯示模塊顯示出具體溫度值，最終達(dá)到通過(guò)無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的采集及顯示的目的。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；信息采集；無(wú)線傳輸；液晶顯示；串口通訊 AbstractWith the increase of national attention and public awareness of the problems of environmental pollution, the protection of environment is becoming increasingly important.Industry, agriculture, commerce and peoples daily life are greatly affected by temperature and light of environment. Therefore, the measurement of temperature and light has become an indispensable work for the production of people. Traditional thermometer and photometer instrument have longer detection time, lower accuracy and are inconvenient to use. With the improvement of peoples living standard, mcu control is undoubtedly one of the goals that people pursue, including digital thermometer and photometer instrument.In this paper, the environmental information collection and transmission system based on mcu is designed,which aims to collect and monitor temperature and light information of environment.Using AT89S52 mcu as the core control chip, the measurement of temperature and light and the wireless transceiver control of data are completed in this design.At thetransmitting terminal,using mcu as the core chip, there are external module of wireless data transmission, DS18B20 temperature sensor and photodiode. At the receiver, the mcu is connected to a 1602 LCD screen and a module of wireless data transmission.The signal of temperature is collected by the DS18B20 chip and the signal of light is collected by a photodiode.Environmental information collected is processed by the mcu and the wireless module is responsible for transmission .At the same time, the specific temperature value is displayed at LCD module connected to the receiver, and ultimately we achieve the purpose of acquisition and display of environmental information through wireless transmission.Key words: AT89S52 mcu; Information collection; Wireless transmission; LCD display; Serial communication引 言單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算(Single Chip Microcomputer),單片機(jī)就組成和功能而言，它正如一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)部集成了中央處理器(CPU)、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出(I/O)接口電路和串行通信接口等主要功能部件。在發(fā)展過(guò)程中其功能擴(kuò)展了各種控制功能，可以獨(dú)立執(zhí)行內(nèi)部程序。本次的設(shè)計(jì)在單片機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。信息采集及無(wú)線傳輸系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，由溫度采集電路，濕度采集電路，多路開關(guān)電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路組成，基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，設(shè)計(jì)了以AT89S52基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。實(shí)現(xiàn)程序的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警和數(shù)據(jù)輔助存儲(chǔ)功能。溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在環(huán)境試驗(yàn)、科學(xué)研究(諸如種植、養(yǎng)殖、生物工程、化工工程)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)。它能模擬各種環(huán)境條件，即按照實(shí)際要求精確控制環(huán)境的溫度和濕度，為研究不同的生化過(guò)程創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。如實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡， 錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子玩具等等，這些都離不開單片機(jī)以及自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的新產(chǎn)品和新成果。早期的單片機(jī)都是4位或8位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。如實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡， 錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子玩具等等，這些都離不開單片機(jī)以及自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的新產(chǎn)品和新成果。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.1 系統(tǒng)總體分析1.1.1設(shè)計(jì)思路分析設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)為核心芯片的信息采集及無(wú)線傳輸系統(tǒng)時(shí)需要考慮下面幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1)選擇合適的電路設(shè)計(jì)芯片。在本例中的主要器件是單片機(jī)和溫度傳 感器及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。單片機(jī)采用常用的AT89S52單片機(jī)，溫度傳感器則使用DS18B20溫度傳感器，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用SRWF-1021模塊。 (2)單片機(jī)和其它外接模塊的的接口電路設(shè)計(jì)。 (3)控制溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度信息采集的發(fā)送以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮招畔⒌能浖O(shè)計(jì)。 (4)測(cè)試環(huán)境信息采集系統(tǒng)及無(wú)線傳輸系統(tǒng)的結(jié)果。1.1.2系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分析為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求分析的要求，將系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)劃分為幾大部分：電源供電部分，復(fù)位部分，信息發(fā)送端，數(shù)據(jù)處理中心，信息接收端，信息顯示部分等。在系統(tǒng)中，整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。DS18B20溫度傳感器及光敏二極管采集溫度值和光照情況AT89S52單片機(jī)發(fā)射端無(wú)線傳輸模塊接收端無(wú)線傳輸模塊AT89S52單片機(jī)1602液晶顯示屏顯示信息的采集結(jié)果圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖無(wú)線溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種基于單片機(jī)技術(shù)的無(wú)線溫度光照檢測(cè)裝置，本設(shè)計(jì)由溫度采集部分，發(fā)送/接收部分，顯示部分等主要部分組成。溫度采集部分采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，控制部分采用AT89S52單片機(jī)，外圍電路由晶振電路，復(fù)位電路，顯示部分，無(wú)線傳輸?shù)冉M成，采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮諉卧?，在單片機(jī)的處理下在1602液晶顯示模塊上顯示3。無(wú)線傳輸部分采用無(wú)線傳輸模塊SRWF-1021，單片機(jī)不能與無(wú)線模塊直接通信，需通過(guò)串口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，串口電路采用RS232串口通信電路，顯示部分采用1602液晶顯示屏。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將信息采集及傳輸系統(tǒng)分為兩大部分，即發(fā)射端和接收端，這兩大部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2及圖3所示。單 片 機(jī)5V電源復(fù)位電路數(shù)字溫度傳感器DS18B20光敏二極管發(fā)送模塊晶振電路圖2 發(fā)送端系統(tǒng)框圖 單 片 機(jī)5V電源1602液晶屏接收模塊復(fù)位電路晶振電路圖3 接收端系統(tǒng)框圖1.1.3系統(tǒng)工作原理溫度采集無(wú)線傳輸系統(tǒng)是一種基于AT89S52的溫度檢測(cè)裝置。本系統(tǒng)主要由溫度采集部分和接收/發(fā)送端，以及顯示屏和光敏二極管，SRWF-1021無(wú)線傳輸模塊等部分組成。溫度采集部分采用數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20，感光元件選用光敏二極管，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用SRWF-1021無(wú)線收發(fā)模塊，顯示部分由1602液晶顯示屏顯示結(jié)果以及AT89S52單片機(jī)4。打開電源后，本系統(tǒng)由單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20芯片采集溫度數(shù)據(jù)，單片機(jī)AT89S52發(fā)出指令進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。在硬件上，I/O接單片機(jī)I/O，然后數(shù)據(jù)被傳輸至單片機(jī)AT89S52，再由單片機(jī)編程為可以由1602液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)。單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊之間進(jìn)行串口通訊。數(shù)據(jù)被送至低功耗無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸，通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路。溫度數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸主要基于低功耗無(wú)線傳輸模塊，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的關(guān)鍵器件是無(wú)線收發(fā)芯片，本設(shè)計(jì)選擇了SRWF-1021 無(wú)線模塊，SRWF-1021無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的收、發(fā)由AT89S52控制。首先，對(duì)系統(tǒng)要進(jìn)行初始化，使其進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，使單片機(jī)工作在串口通信方式，利用單片機(jī)的中斷響應(yīng)，對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射5。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸及接收后再被傳輸至接收端的AT89S52單片機(jī)中，然后再由單片機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以由液晶顯示板1602顯示的數(shù)據(jù)。1.2 方案論證1.2.1溫度采集方案采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20。該傳感器采用單總線接口，能方便的與單片機(jī)通信。測(cè)溫范圍從-55到+125，測(cè)溫精度9-12位可調(diào)。1.2.2光照采集方案選用具有感光作用的光敏二極管來(lái)檢測(cè)光照情況。1.2.3無(wú)線數(shù)據(jù)傳送方案無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸采用SRWF-1021無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。利用單片機(jī)對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊芯片的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射。經(jīng)過(guò)發(fā)送端將數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸后再被傳輸至接收端的AT89S52單片機(jī)中。1.2.4顯示界面方案采用1602液晶顯示屏，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制在液晶顯示屏上顯示出采集到的溫度的數(shù)值及光照情況。2硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件介紹2.1.1單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，將計(jì)算機(jī)的中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(ROM,RAM)、輸入/輸出(I/O口)、并行接口和中斷系統(tǒng)等幾個(gè)單元集成在一小塊硅片上的微型機(jī)6，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit)，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。其設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。2.1.2AT89S52芯片介紹(1)功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。(2)AT89S52芯片引腳結(jié)構(gòu)圖AT89S52芯片引腳結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。AT89S52有40個(gè)引腳，按引腳功能大致可分為4個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。以下是相關(guān)引腳說(shuō)明：圖4 引腳結(jié)構(gòu)示意圖電源引腳VCC(40腳)芯片電源，接+5V。VSS(20腳)：接地端。時(shí)鐘XTAL1(19腳)：石英振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2(18腳)：石英振蕩器反相放大器的輸出端?？刂凭€:控制線共有4根。ALE/PROG(30腳):地址鎖存允許信號(hào)端。ALE功能：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址；PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PSEN(29腳):外部程序存儲(chǔ)器(ROM)讀選通信號(hào)端。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。RST(9腳):復(fù)位信號(hào)輸入端，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。EA/VDD(31腳):內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。EA功能：內(nèi)外ROM選擇端；VDD功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源VDD。I/O線AT89S52共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P0端口：P0.0P0.7(3239腳) 是一個(gè)8位的雙向I/O口。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，可用作數(shù)據(jù)總線或地址總線。P1端口：P1.0P1.7(18腳) 8位雙向I/O口，只做I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻，上拉電阻就是從電源高電平引出的電阻接到輸出。P2端口：P2.0P2.7(2128腳) 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用；在擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，也可當(dāng)作地址總線使用。P3端口：P3.0P3.7(1017腳) 是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用7。P3口亦作為AT89S52特殊功能(第二功能)使用，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)(屬控制總線)，如表1所示。表1 P3口引腳第二功能引腳號(hào)第二功能備注P3.0RXD (串行數(shù)據(jù)輸入口)P3.1TXD(串行數(shù)據(jù)輸出口)P3.2INT0(外部中斷0)低電平有效P3.3INT1(外部中斷1)低電平有效P3.4T0(定時(shí)計(jì)數(shù)器0外部輸入)P3.5T1(定時(shí)計(jì)數(shù)器1外部輸入)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)低電平有效P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)低電平有效2.1.3光敏二極管(1)光敏二極管概述光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無(wú)光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成為光電傳感器件。光敏二極管如圖5所示。圖5 光敏二極管(2)光敏二極管工作狀態(tài)光敏二極管施加有外部反向電壓當(dāng)光敏二極管加上反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。光敏二極管不施加外部工作電壓光敏二極管上不加電壓，利用P-N結(jié)在受光照時(shí)產(chǎn)生正向電壓的原理，把它用作微型光電池。這種工作狀態(tài)，通常用作光電檢測(cè)器。2.1.4SRWF-1021無(wú)線傳輸模塊(1)SRWF-1021無(wú)線傳輸模塊簡(jiǎn)介SRWF-1021系列無(wú)線數(shù)傳模塊為通用無(wú)線傳輸模塊，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議，用戶無(wú)需編制多余的程序，實(shí)現(xiàn)所收即所發(fā)微功率發(fā)射，高抗干擾能力，傳輸距離遠(yuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)配置提供8個(gè)信道，如果用戶需要，可擴(kuò)展到16/32信道，滿足用戶多種通信組合方式，提供2個(gè)串口三種接口方式，COM1為TTL電平UART接口，COM2由用戶自定義為軟件模擬的RS-232/RS-485接口，可傳輸無(wú)限長(zhǎng)的數(shù)據(jù)幀，用戶編程靈活，采用單片射頻集成電路及單片MCU，體積小，外圍電路少，可靠性高，故障率低，多種天線配置方案，滿足用戶不同的結(jié)構(gòu)需要9。因?yàn)槠渖鲜鰞?yōu)點(diǎn)SRWF-1021系列無(wú)線數(shù)傳模塊也適用于：水、電、煤氣、暖氣自動(dòng)抄表收費(fèi)系統(tǒng)，生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集，鐵路、油田、碼頭及部隊(duì)的數(shù)據(jù)通信，醫(yī)療和電子儀器儀表自動(dòng)化控制，燈光無(wú)線智能控制等多個(gè)領(lǐng)域。(2)SRWF-1021型無(wú)線模塊接口的定義SRWF-1021提供1個(gè)9針的連接器(CON1)，其定義基于終端的連接方法如表2所示。表2 基于終端的連接方法序號(hào)SRWF-1021端說(shuō)明電平連接到終端備注1GND電源地電源地2VCC電源DC3.35.0V3RXD/TTL串行數(shù)據(jù)接收端TTLTXD4TXD/TTL串行數(shù)據(jù)發(fā)射端TTLRXD5SGND信號(hào)地模擬地地相連可與電源相連6A(TX)RS-485的A RS-232的TXA(RX)7B(RX)RS-485的B RS-232的RXB(TX)8SLEEP休眠控制(輸入)TTL休眠信低有效t15ms9RESET復(fù)位控制(輸入)TTL復(fù)位信號(hào)負(fù)脈沖1ms(3)接口類型、接口速率接口方式選擇SRWF-1021提供兩個(gè)串口，COM1跳線ABC的設(shè)置狀態(tài)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn) (CON1的Pin3、Pin4)固定為TLL電平的UART串行口；COM2 (CON1的Pin6, Pin7)可通過(guò)J1的D位來(lái)選擇接口方式10。TTL/RS485/RS232為模塊接口方式，本次次設(shè)計(jì)中采用RS-232接口方式，其示意圖如圖6，D=1(插短路器)。使用的線束只留下4根線，其連接方式如圖6。圖6 RS-232接口方式示意圖指示燈功能模塊上電時(shí)，TX燈會(huì)閃一次，是模塊在往串口輸出一串版本號(hào)信息。由此判斷模塊的一些基本信息。比如：SRWF-1021(V11)C=00(433)，TTL/RS485/RS232，8N1/9N1(V11)表示模塊程序版本號(hào)C=00其中00為信道號(hào)，433為通信頻段，當(dāng)模塊往空中發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，RX燈(紅燈)會(huì)閃(RS232/RS485通訊口不閃)，當(dāng)模塊接收到空中的數(shù)據(jù)時(shí)，TX燈(綠燈)會(huì)閃爍。模塊發(fā)送延時(shí)當(dāng)SRWF-1021模塊A的RXD收到數(shù)據(jù)發(fā)射后，由另一個(gè)模塊B收到數(shù)據(jù)由TXD輸出之間有延時(shí)(Td)，波特率不同，其延時(shí)(Td)也不同。具體延時(shí)(Td)如表3。表3 波特率對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸延遲波特率(bps)延遲時(shí)間(Td/ms)1200122240058480031960016192008數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)序圖如圖7所示。圖7. 數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)序圖2.1.5串口電路單片機(jī)從一個(gè)I/O引腳逐位傳輸一系列二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，就是串行通信。串行通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)適用的一根數(shù)據(jù)信號(hào)線，數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位的進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，傳輸速度比并行傳輸慢11。串行通信的優(yōu)點(diǎn)在于遠(yuǎn)程通信和上下位通信，51系列單片機(jī)通過(guò)自身的串口完成通信，高串口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口。串口通信協(xié)議的內(nèi)容：接口的電氣特性，在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即要求接收器能識(shí)別高至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”， 低到-3V的信號(hào)作為邏輯“1” 12。一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口，因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào)，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”，傳輸線采用屏蔽雙絞線。2.1.6數(shù)字溫度傳感器DS18B20(1)DS18B20概述在本次設(shè)計(jì)中選用由美國(guó)(Dallas)公司生產(chǎn)的DS18B20一線式數(shù)字溫度傳感器，數(shù)字單總線DS18B20溫度傳感器是目前比較新的測(cè)溫器件，具有3引腳小體積封裝形式。簡(jiǎn)單的外圍電路主要依靠單片機(jī)的程序控制，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)采集，溫度值的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量范圍為-55 125的溫度顯示，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625，可以直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。DS18B20數(shù)字溫度傳感器采用單總線技術(shù)，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2跟線上，CPU只需要一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。同時(shí)，它還具有精度高，實(shí)現(xiàn)方便、功耗低、微型化、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)不同需要用于各種溫度監(jiān)控及其他各種溫度測(cè)控系統(tǒng)中。(2)DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)采用單總線的接口方式與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高。DS18B20 的測(cè)量范圍為-55 +125 ；在-10+85 范圍內(nèi)，精度為0.5；在實(shí)際應(yīng)用中不需要任何外圍元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫；供電方式靈活。DS18B20可以通過(guò)內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高；掉電保護(hù)功能。DS18B20內(nèi)部含有EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及溫度的設(shè)定值。集溫度測(cè)量，A/D轉(zhuǎn)換于一體，數(shù)字量輸出，直接與微機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。(3)DS18B20 的管腳排列及封裝圖DS18B20的引腳圖。如圖8，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地。DS18B20的引腳圖及實(shí)物管腳分布圖如圖8所示。DS18B20電源供電方式。DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源，電源供電3.05.5V。VDD為外接供電電源輸入端，DS18B20外部電源的連接方式即當(dāng)DS18B20采用外部供電時(shí)，只需將其數(shù)據(jù)線，與單片機(jī)的一位雙向端口圖8 DS18B20的引腳圖及實(shí)物管腳分布圖相連就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞14。當(dāng)VDD端口接地時(shí)使用了內(nèi)部的寄生電源。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5K左右的上拉電阻。(4)DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給E2RAM。在64BROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。(5)DS18B20的溫度測(cè)量DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測(cè)溫。測(cè)量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀片上存儲(chǔ)器的內(nèi)容。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM的數(shù)據(jù)，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換，寫TH，TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過(guò)緩存器讀寄存器，所有的數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。(6)DS18B20的工作過(guò)程復(fù)位操作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。執(zhí)行ROM操作的4條指令之一：1)讀ROM，2)匹配ROM，3)搜索ROM，4)跳過(guò)ROM。存儲(chǔ)器操作命令：溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度、設(shè)定上下限溫度值等指令讀取溫度數(shù)據(jù)：主機(jī)讀取溫度數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)位數(shù)可設(shè)置成9、10、11、12位，其中7位為溫度整數(shù)部分，1位表示溫度正負(fù)，其余位數(shù)為小數(shù)。如9位數(shù)據(jù)時(shí)，有1位為小數(shù)，精度為0.5。2.1.7 1602液晶顯示模塊(1)1602液晶顯示模塊的概述液晶顯示器以其功耗低、體積較小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。在本次設(shè)計(jì)中選用1602液晶顯示模塊，能夠顯示16x02即32個(gè)字符(16列2行)，采用5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。為了表示的方便 ，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等。每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其中數(shù)字與字母同ASCII碼兼容。比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H)，顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。其內(nèi)部還有自定義字符(CGRAM)，可用業(yè)存儲(chǔ)自已定義的字符。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)來(lái)時(shí)，信息采集結(jié)果會(huì)顯示出來(lái)，液晶屛的第一行顯示“：The temperature is:*”，第二行顯示“l(fā)ight on 或light off”。1602液晶顯示模塊實(shí)物圖如圖9所示。圖9 1602液晶顯示模塊實(shí)物圖(2)1602液晶顯示模塊的優(yōu)點(diǎn)位數(shù)多，可顯示32位，32個(gè)數(shù)碼管體積相當(dāng)龐大了顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫字母程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來(lái)刷新顯示，而1602自動(dòng)完成此功能。(3)1602的管腳1602引腳圖如圖10所示。第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地圖10 1602引腳接口圖電源時(shí)對(duì)比度最高，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度(建議接地，弄不好有的模塊會(huì)不顯示)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳： E(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：空腳(有的用來(lái)接背光電源的正負(fù)極)。表4 寄存器選擇控制表圖RSR/W操作說(shuō)明00寫入指令寄存器(清除屏等)01讀bu sy flag(DB7)，以及讀取位址計(jì)數(shù)器(DB0DB6)值10寫入數(shù)據(jù)寄存器11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)(顯示各字型等)3電路圖設(shè)計(jì)3.1 主要電路圖的設(shè)計(jì)3.1.1信息采集部分電路信息采集電路分析說(shuō)明：該電路是用于采集有無(wú)光照的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)光敏二極管單向?qū)щ娦缘奶攸c(diǎn)，在沒(méi)有光照時(shí)，光敏二極管的反向電阻很大，有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,此時(shí)光敏二極管導(dǎo)通。這樣由光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成為光電傳感器件。該電路中電阻是用于保護(hù)電路的作用。DS18B20溫度傳感器通過(guò)對(duì)環(huán)境的溫度的數(shù)據(jù)采集，將信號(hào)送到單片機(jī)中，信息在單片機(jī)中進(jìn)行處理，信息也將被送至無(wú)線接收模塊。信息采集部分電路如圖11所示。 圖11 光敏二極管及DS18B20溫度傳感器3.1.2數(shù)據(jù)處理中心電路電路分析說(shuō)明：以AT89S52為核心，在單片機(jī)各引腳處外接其他元器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)的作用。數(shù)據(jù)處理電路圖如圖12所示。圖12 數(shù)據(jù)處理及控制電路3.1.3無(wú)線傳輸部分電路分析說(shuō)明：連接到單片機(jī)的串口，通過(guò)單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理及控制電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。無(wú)線傳輸部分電路圖如圖13所示。圖13 SRWF-1021無(wú)線傳輸電路3.1.4信息顯示部分電路電路分析說(shuō)明：采用1602液晶顯示屏，通過(guò)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理及對(duì)系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)慕邮眨⒃陲@示屏中顯示溫度值和光照情況。信息顯示電路圖如圖14所示。圖14 1602液晶顯示部分電路圖3.2 發(fā)送端及接收端電路3.2.1信息采集傳輸發(fā)送端部分電路電路分析說(shuō)明：該電路用于溫度及光照的信息采集的發(fā)送，電路核心為AT89S52單片機(jī)，外接光敏二極管、DS18B20溫度傳感器、無(wú)線傳輸模塊及電源(+5V供電)。在一定環(huán)境下光敏二極管及DS18B20溫度傳感器采集光照及溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)由單片機(jī)控制，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊，將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收斷。信息采集傳輸發(fā)送端電路圖如圖15所示。3.2.2信息采集傳輸接收端部分電路電路分析說(shuō)明：該電路用于由發(fā)射端采集的信息進(jìn)行接收及顯示。接收端的無(wú)線傳輸模塊通過(guò)其通信協(xié)議，可接收到數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制后，會(huì)在1602液晶顯示屏顯示出溫度值及光照情況。信息采集傳輸接收端電路圖如圖16所示。圖15 信息采集傳輸發(fā)射端電路圖16 信息采集傳輸接收端電路4軟件設(shè)計(jì)及流程圖4.1 軟件模塊化設(shè)計(jì)本系統(tǒng)除了硬件支持以外也離不開軟件的驅(qū)動(dòng)，采用的是自底向上的開發(fā)流程，確定好底層模塊的功能，最終集成為一個(gè)系統(tǒng)。我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果使用C語(yǔ)言編程，那么Keil就是最好的軟件了，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。當(dāng)使用Keil Software 工具時(shí)，項(xiàng)目開發(fā)流程和其他軟件開發(fā)項(xiàng)目的流程很相似：(1)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目從器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件配置工具設(shè)置(2)用C語(yǔ)言創(chuàng)建源程序(3)修改源程序中的錯(cuò)誤(4)測(cè)試連接應(yīng)用4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想：在設(shè)計(jì)中采用KEIL 軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)15。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。Keil C51 Vision2集成開發(fā)環(huán)境是Keil Software，Inc/Keil Elektronik GmbH開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程尤其是C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。4.3 Keil C51系統(tǒng)概述Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用16。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面，另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。4.4 系統(tǒng)流程圖4.4.1系統(tǒng)主流程圖本模塊是整個(gè)系統(tǒng)的主模塊，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)子模塊的調(diào)用及數(shù)據(jù)的處理和控制。系統(tǒng)主流程圖如圖17所示。系統(tǒng)上電復(fù)位鍵初始化系統(tǒng)DS18B20溫度傳感器采集溫度SRWF-1021無(wú)線傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)光敏二極管檢測(cè)光照單片機(jī)控制電路處理數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)？NOYES復(fù)位鍵初始化系統(tǒng)SRWF-1021無(wú)線收發(fā)模塊接收數(shù)據(jù)單片機(jī)控制電路顯示溫度值及光照情況？1602液晶屏顯示結(jié)果NOYES圖17 系統(tǒng)主流程圖4.4.2系統(tǒng)部分流程圖(1)用發(fā)送端完成溫度及光照情況的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程，發(fā)送端系統(tǒng)流程圖如圖18所示。發(fā)送端上電復(fù)位鍵初始化系統(tǒng)DS18B20溫度傳感器采集溫度SRWF-1021無(wú)線傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)光敏二極管檢測(cè)光照單片機(jī)控制電路處理數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)？NO接收端YES圖18 發(fā)送端系統(tǒng)流程圖(2)用接收端完成數(shù)據(jù)接收過(guò)程，接收端系統(tǒng)流程圖如圖19所示。接收端上電復(fù)位鍵初始化系統(tǒng)SRWF-1021無(wú)線收發(fā)模塊接收數(shù)據(jù)單片機(jī)控制電路顯示溫度值及光照情況？1602液晶屏顯示結(jié)果NOYES圖19 接收端系統(tǒng)流程圖5系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果將編好的C語(yǔ)言程序燒入到單片機(jī)后，經(jīng)軟件調(diào)試后，檢查系統(tǒng)電路板的各元器件連接情況后，分別對(duì)發(fā)送端和接收端兩個(gè)電路板上接5V電源，電源指示燈及無(wú)線傳輸模塊TX燈閃爍，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。此時(shí)可在1602液晶顯示屏中看到溫度值及光照情況：“The temperature is 30.3 light off”，可通過(guò)認(rèn)為改變環(huán)境的溫度及光照情況，則液晶顯示屏?xí)S溫度的變化而改變溫度值，同時(shí)光照情況也會(huì)有顯示為“l(fā)ight on”或“l(fā)ight off”。5.2 系統(tǒng)結(jié)果分析運(yùn)用DS18B20溫度傳感器及光敏二極管來(lái)采集環(huán)境變量的數(shù)據(jù)，采用無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸。通過(guò)系統(tǒng)的溫度及光照信息采集，可以基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，即在液晶顯示屏上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值及環(huán)境光照情況。在采集過(guò)程中，也會(huì)受到元器件本身的性質(zhì)和環(huán)境的影響而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如溫度值顯示會(huì)有小的偏差，但由于它們也具有一定的穩(wěn)定性，也能夠正確完成信息的采集。系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境變量的信息采集，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)還可以對(duì)程序進(jìn)行研究和改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加方便和應(yīng)用范圍更廣的目標(biāo)。由于時(shí)間關(guān)系，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中還存在一些不足和需要改進(jìn)的地方，但設(shè)計(jì)所希望實(shí)現(xiàn)的結(jié)果能夠完成，而且收獲頗多。結(jié) 論單片機(jī)以其高可靠性、高性價(jià)比，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)介紹的就是一個(gè)以單片機(jī)為核心，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20的特性和光敏二極管以及無(wú)線傳輸模塊與單片機(jī)的結(jié)合，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)，并利用無(wú)線收發(fā)模塊進(jìn)行傳輸在1602液晶屏數(shù)據(jù)行顯示?？梢詫?shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的在本設(shè)計(jì)中采用溫度傳感器它可以用于多種遙測(cè)系統(tǒng)，完成遠(yuǎn)端環(huán)境、資源信息等數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)系統(tǒng)的溫度及光照信息采集，可以基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，即在液晶顯示屏上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值及環(huán)境光照情況。系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境變量的