基于STC89C51的多點(diǎn)溫度無線檢測(cè)系統(tǒng)

1、PAGE IIPAGE I國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定維修電工論文（國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)）論文題目： 基于STC89C51的多點(diǎn)溫度無線檢測(cè)系統(tǒng) 姓 名： 身份證號(hào)： 準(zhǔn)考證號(hào)： 所在單位： 報(bào)考機(jī)構(gòu)： 國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定（國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)）維修電工論文題目： 基于STC89C51的多點(diǎn)溫度無線檢測(cè)系統(tǒng) 編號(hào)：PAGE 12PAGE 13摘 要：本設(shè)計(jì)中展示的溫度檢測(cè)系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的遠(yuǎn)程發(fā)射和接收，同時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)工作方式。本設(shè)計(jì)使用了STC89C51單片機(jī)來作為電路的主控制系統(tǒng)，使用了DS18B20傳感器來實(shí)現(xiàn)了溫度的多點(diǎn)檢測(cè)最后利用NRF905的無線收發(fā)功能實(shí)現(xiàn)的信號(hào)的無線傳輸

2、。電路分成了兩個(gè)模塊，第一個(gè)模塊主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)溫度數(shù)據(jù)的顯示、收集和接收；第二個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的是溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送和調(diào)整。系統(tǒng)不但簡(jiǎn)單易操作，在功能上也非常的完備，在多種環(huán)境下都可以進(jìn)行穩(wěn)定的工作，能夠大大的提高工人的工作效率。關(guān)鍵詞：STC89C51；溫度傳感器；NRF905；顯示； 設(shè)計(jì)要求與方案論證溫度的控制是進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)最關(guān)鍵的一步，幾乎在當(dāng)下所有的生產(chǎn)領(lǐng)域，包括日用品、電器、食品以及化學(xué)等領(lǐng)域，都是和溫度檢測(cè)密不可分的。并且隨著當(dāng)下工業(yè)的精度和生產(chǎn)強(qiáng)度不斷增加，對(duì)溫度掌控也變得越來越重要。伴隨著工廠的現(xiàn)代化和智能化，傳統(tǒng)的溫度控制是無法滿足當(dāng)下的生產(chǎn)節(jié)奏的，所以智能的、無線的溫度檢測(cè)系統(tǒng)也

3、就應(yīng)運(yùn)而生。具體來講，實(shí)現(xiàn)無線溫度檢測(cè)的方法有很多種，包括互聯(lián)網(wǎng)和無線電等，它們的優(yōu)勢(shì)和缺陷都有所不同，相對(duì)來講，無線電方法的使用成本比較低，也不需要占用過多的網(wǎng)絡(luò)資源，工作時(shí)也比較穩(wěn)定，不受網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)的影響。所以這次的設(shè)計(jì)使用的是無線電傳輸?shù)姆椒▉韺?shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)。遠(yuǎn)程溫度控制的通信方式有多種，如通過網(wǎng)絡(luò)，無線電等等。每一種方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。利用無線電通信，方便、靈活，而且經(jīng)濟(jì)。它不需要像網(wǎng)絡(luò)控制耗費(fèi)巨大的通信資源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。在溫度控制的方法上，傳統(tǒng)的控制方法(包括經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制)在處理具有非線形或不精確特性的被控對(duì)象時(shí)十分困難。而溫度系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)，較大的純滯后可引起系統(tǒng)

4、不穩(wěn)定。在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到溫度值。這種方法速度慢，而且精度不是很高。綜合上面的考慮，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了基于無線電通信的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。老式的溫度測(cè)試方法在數(shù)據(jù)精度和實(shí)時(shí)性上都比較差，所以本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集。當(dāng)下的單片機(jī)技術(shù)正在飛速發(fā)展中，已經(jīng)開始普及到了工廠的生產(chǎn)之內(nèi)，因?yàn)槠洳粌H操作簡(jiǎn)單，節(jié)省了大量的人工，而且在精度上也是傳統(tǒng)方法無法超越的。本次的設(shè)計(jì)電路首先以單片機(jī)STC89C51核心，來調(diào)控接收電路，顯示電路，鍵盤電路，溫度采集電路，發(fā)射電路的工作，具體的流程圖如下： （1）單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)STC89C51單片機(jī)

5、一共包括了四十和個(gè)引腳，包括時(shí)鐘的產(chǎn)生模塊以及復(fù)位功能。這次的設(shè)計(jì)把時(shí)鐘的生產(chǎn)設(shè)計(jì)在模塊的內(nèi)部。在單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)反相放大器，其放大倍數(shù)很高，第18號(hào)端口是該放大器的輸入端口，而19號(hào)是一個(gè)輸出的端口，在兩個(gè)接口中間有一個(gè)晶振和電容來作為反饋回路。第9號(hào)接口是用來實(shí)現(xiàn)復(fù)位作用的，只需要外接一個(gè)電容，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位功能，具體見下圖（2）溫度采集電路模塊的設(shè)計(jì)對(duì)于溫度數(shù)據(jù)的采集，可以用如下的方法來實(shí)現(xiàn)。需要用到的是DS18B20傳感器，它的優(yōu)勢(shì)在于不但集成度高、性能穩(wěn)定，而且功耗極低，尤其是在多點(diǎn)溫度監(jiān)視系統(tǒng)里，能夠?qū)囟葦?shù)據(jù)用串行數(shù)字信號(hào)來表示，并且只需要一根數(shù)據(jù)線就可以接收多個(gè)傳感器的

6、數(shù)據(jù)。它的量程是55125，精度能夠達(dá)到0.0625。它被遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也可以通過系統(tǒng)的電源來進(jìn)行工作。具體的電路圖如下：（3） 無線收發(fā)電路模塊的設(shè)計(jì)NRF905是當(dāng)下性能最全面的收發(fā)器之一，它的具體引腳圖如下所示：在進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中，芯片首先會(huì)切換到發(fā)射狀態(tài)。在數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)答。在芯片將數(shù)據(jù)發(fā)送之后會(huì)開始進(jìn)入接收，只有接收到了反饋信號(hào)，這次的數(shù)據(jù)發(fā)送才能算是成功，當(dāng)接收不到反饋信號(hào)是，芯片會(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)芯片處于接收狀態(tài)時(shí)，在數(shù)據(jù)接收前會(huì)有一個(gè)130s的延時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)包的起始字節(jié)后，就開始把數(shù)據(jù)包存到對(duì)應(yīng)的位置，接收完成之后芯片進(jìn)入空閑狀態(tài)。SPI的作用是控制芯

7、片的通信，傳輸?shù)倪^程中低位字節(jié)的優(yōu)先級(jí)會(huì)高于高位字節(jié)。芯片的工作電壓是3.3V，具體電路圖如下（4） 顯示電路模塊的設(shè)計(jì)LCD1602屬于工業(yè)字符型液晶的一種，支持三十二位字符的顯示，這次的系統(tǒng)也將使用LCD1602顯示屏。它的優(yōu)點(diǎn)在于顯示的質(zhì)量高，發(fā)光是恒定的，所以在保持高質(zhì)量的同時(shí)不會(huì)有閃屏現(xiàn)象；而且支持?jǐn)?shù)字的接口，因此和本系統(tǒng)的接口簡(jiǎn)單又可靠；具體操作大致是把特定的字符輸送進(jìn)1602寄存器，在接到顯示命令后進(jìn)行讀取，然后顯示在屏幕上。芯片的引腳3是VL接口，為了設(shè)置LCD1602進(jìn)行顯示度的對(duì)比，所有輸送液晶的信號(hào)都是偏壓信號(hào)，一般我們通過外接一個(gè)電位器來對(duì)信號(hào)進(jìn)行偏壓設(shè)置，需要強(qiáng)調(diào)的是

8、，如果引腳的電壓為低電平，對(duì)比度會(huì)達(dá)到最高；芯片的引腳4是RS端口，它的功能是進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的選擇，數(shù)據(jù)字節(jié)特指用來顯示的數(shù)據(jù)，字節(jié)長(zhǎng)度為八位，當(dāng)需要傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，把引腳置為高電平；命令字節(jié)則指的是用來控制顯示操作的指令當(dāng)對(duì)命令字節(jié)進(jìn)行操作時(shí)，則需要把引腳置為低電平。芯片的引腳5是R/W，也就是控制選擇讀和寫功能的端口。要控制芯片的讀寫轉(zhuǎn)換，只需要調(diào)節(jié)引腳的電平即可完成，低電平代表數(shù)據(jù)寫入，高電平代表數(shù)據(jù)讀取，因?yàn)槲覀冇玫綌?shù)據(jù)讀取的情況很少，所以可以將此角長(zhǎng)期置為低電平。芯片的引腳6是系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，每當(dāng)檢測(cè)到上升沿時(shí)，傳輸一次數(shù)據(jù)，以保證芯片時(shí)序的完整進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD1602的數(shù)據(jù)傳輸。下

9、圖為芯片每個(gè)引腳的具體功能下圖為電路的具體連接：（5）報(bào)警電路模塊的設(shè)計(jì)設(shè)置報(bào)警信號(hào)的作用是為了應(yīng)對(duì)一些緊急狀態(tài)或特殊情況，對(duì)值班的操作員進(jìn)行提示，避免一些嚴(yán)重的后果，那么對(duì)于提示信號(hào)的要求就是要盡量做到容易發(fā)現(xiàn)，不至于無。目前常用的報(bào)警信號(hào)大致分為三類：閃光報(bào)警、鳴音報(bào)警、語音報(bào)警，為了更簡(jiǎn)單有效實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，這次設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警電路的具體實(shí)現(xiàn)方法如下圖所示，因?yàn)殡娛椒澍Q器工作時(shí)通過的工作電流較小，約為10mA，所以采用電式蜂鳴器來進(jìn)行聲音的報(bào)警，在設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)可以承受3V以上15V以下的電壓，將電壓加在兩邊的引線上即可，報(bào)警時(shí)，蜂鳴器發(fā)出的聲音頻率在3KHz上下。對(duì)于光信號(hào)的報(bào)警

10、可以通過發(fā)光二極管LED來完成，如果檢測(cè)到PL1端的信號(hào)為低電平時(shí)，二極管會(huì)導(dǎo)通，燈發(fā)光，以此實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 如果把這些模塊結(jié)合在一起，就構(gòu)成了多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，在工作過程中，首先溫度傳感器會(huì)進(jìn)行溫度的檢測(cè)和書籍的收集， 在STC89C51對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，傳輸?shù)絅RF905以無線電的方式來進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)信號(hào)成功被接收后，接收端的STC89C51會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并控制顯示模塊進(jìn)行顯示。一旦溫度的范圍不在設(shè)定范圍內(nèi)，報(bào)警模塊會(huì)進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)在進(jìn)行組合后的總電路圖如下所示：系統(tǒng)的發(fā)射端：系統(tǒng)的接收端總結(jié)這一次的設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、無線信號(hào)技術(shù)和LCD顯示等理論，實(shí)現(xiàn)了基于STC89C5

11、1的多點(diǎn)溫度無線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。相對(duì)系統(tǒng)地介紹了硬件的組成以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法與，這一次的設(shè)計(jì)具有下面的特點(diǎn)：（1）在單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了傳感器的理論，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度變化的功能。（2）利用LCD液晶的顯示技術(shù)完成了溫度變化及顯示電路的設(shè)計(jì)；（3）加入了蜂鳴器報(bào)警模塊，在面對(duì)一些緊急狀態(tài)或特殊情況時(shí)可以及時(shí)處理；（4）整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，性價(jià)比高。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 于海生,潘松峰,于培仁.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2009.2 徐煒,姜暉,崔琛.通信電子技術(shù)M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.3 朱定華.微機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社，北方交通大學(xué)出版社,2010.4 李斯偉,雷新生.數(shù)據(jù)通信技術(shù)M.北京:人民郵電出版社,2009.5 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010.6 梁廷貴.遙控電路可控硅觸發(fā)電路語音電路分冊(cè)M.北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2011.7 黃賢武,鄭筱霞.傳感器原理及其應(yīng)用M.成都:電子科技大學(xué)