畢業(yè)論文-礦井環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目論文題目：礦井環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱： 副教授 完成日期： 2014年5月2日 大連東軟信息學(xué)院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 IV礦井環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要在礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)中通常需要對(duì)礦井中一氧化碳、氧氣、硫化氫、二氧化碳、濕度、溫度、風(fēng)速和礦塵等環(huán)境參數(shù)來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前的監(jiān)控系統(tǒng)須要在井內(nèi)設(shè)置通信的線路，傳達(dá)監(jiān)測(cè)到的信息。在實(shí)

2、際生產(chǎn)工作的過程中其礦井的結(jié)構(gòu)在不斷地變化，并且存在某些井內(nèi)通道窄小的因素，這樣就對(duì)通信線路的修護(hù)和延伸帶來了更大的考驗(yàn)。萬一通信線路發(fā)生障礙，所有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)崩潰。為了解決以上的問題，本篇文章講述的礦井環(huán)境的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)將采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用。環(huán)境監(jiān)控利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有3個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1) 無線傳感器的節(jié)點(diǎn)其本身就具有一定的存儲(chǔ)功能和計(jì)算功能，能夠根據(jù)環(huán)境因素的變化實(shí)行比較復(fù)雜的監(jiān)測(cè)；(2)無線傳感器的整體網(wǎng)絡(luò)只需布置一次而且其節(jié)點(diǎn)的體積小，所以布置傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境因素監(jiān)測(cè)的人為影響力很小；(3)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，分布密集，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能監(jiān)測(cè)到部分環(huán)境的詳細(xì)信息并且傳

3、輸?shù)交具M(jìn)行匯總，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備采集數(shù)據(jù)周密，精度高等特點(diǎn)。無線傳感器節(jié)點(diǎn)具備無線通信的技能，可以在不同節(jié)點(diǎn)之間來協(xié)同監(jiān)測(cè)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算技能和無線通信技能使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以再次編程和再次布置，能夠?qū)Νh(huán)境參數(shù)變化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身變化及其網(wǎng)絡(luò)控制的指令做出有效及時(shí)響應(yīng)。關(guān)鍵詞：無線傳感器，礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)，無線通信大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractDesign and Realization of Wireless Monitoring System of Environmental Parameters in MineAbstractEnvironmental m

4、onitoring in the mine pit generally require carbon monoxide, oxygen, hydrogen sulfide, carbon dioxide, humidity, temperature, wind speed and other environmental parameters mineral dust detection. The current monitoring system set up lines of communication need in the well, to convey to monitor the i

5、nformation. In the process of actual production work structure of its mine is constantly changing, and there is certain factors wells narrow channel, so to repair and extend the communication lines to bring greater challenges. In case that barriers to communication lines, all of the monitoring syste

6、m will collapse.In order to solve the above problems, this article describes monitoring system of the mine environment using wireless sensor networks will be used. Environmental monitoring using wireless sensor network has three distinct advantages: (1) The wireless sensor node which itself has a st

7、orage function and a calculation function, it is possible to monitor the implementation of complex changes in the environment factors; (2) wireless sensors overall network layout once and only a small volume of its nodes, so the arrangement of sensor networks for environmental monitoring anthropogen

8、ic factors influence small; multi- quantity; (3) the nodes in wireless sensor networks, distributed intensive, any node can be monitored section for more information on the environment and transmitted to the base station aggregation, wireless sensor networks have so carefully collected data, high ac

9、curacy. Wireless sensor nodes of the wireless communication with the skills, the monitoring can be coordinated between different nodes. Numeracy skills of each node and wireless communications skills so that wireless sensor networks can be programmed and re- arranged again, capable of changing envir

10、onmental parameters, the command of wireless sensor networks and its own network control changes to make effective and timely response.Key words: Wireless sensors, Mine environmental monitoring, Wireless communication大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc387672822 h IAbstract PAGEREF _T

11、oc387672823 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc387672824 h 11.1 論文研究主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc387672825 h 11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc387672826 h 21.3發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc387672827 h 2第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc387672828 h 42.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 PAGEREF _Toc387672829 h 42.2 無線收發(fā)模塊 PAGEREF _Toc387672830 h 42.3 LCD顯示電路 PAGEREF _Toc387672831 h

12、42.4 電源模塊電路 PAGEREF _Toc387672832 h 5第3章系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc387672833 h 63.1 構(gòu)架概述 PAGEREF _Toc387672834 h 63.1.1 功能構(gòu)架 PAGEREF _Toc387672835 h 63.1.2 模塊需求描述 PAGEREF _Toc387672836 h 63.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc387672837 h 73.3 系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析 PAGEREF _Toc387672838 h 73.3.1 技術(shù)可行性 PAGEREF _Toc387672839 h 73.3.2 系統(tǒng)安

13、全性分析 PAGEREF _Toc387672840 h 7第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672841 h 84.1 構(gòu)架概述 PAGEREF _Toc387672842 h 84.2 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672843 h 84.3 系統(tǒng)控制流程 PAGEREF _Toc387672844 h 11第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc387672845 h 125.1 軟件實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc387672846 h 125.1.1 主函數(shù)模塊功能介紹 PAGEREF _Toc387672847 h 125.1.2 發(fā)送程序功能介紹 P

14、AGEREF _Toc387672848 h 125.1.3 接收程序功能介紹 PAGEREF _Toc387672849 h 125.1.4 函數(shù)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc387672850 h 135.2 硬件實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc387672851 h 145.2.1單片機(jī)接口及功能介紹 PAGEREF _Toc387672852 h 145.2.2晶振電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672853 h 145.2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672854 h 155.2.4 LCD1602A液晶顯示器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672855

15、h 165.2.5 溫濕度監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387672856 h 16第6章系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc387672857 h 176.1 測(cè)試方案及測(cè)試用例 PAGEREF _Toc387672858 h 176.1.1 測(cè)試方案 PAGEREF _Toc387672859 h 176.1.2 讀取數(shù)據(jù)并對(duì)比 PAGEREF _Toc387672860 h 176.2結(jié)果驗(yàn)證說明 PAGEREF _Toc387672861 h 17第7章結(jié)論 PAGEREF _Toc387672862 h 18參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc387672863 h 19致 謝

16、PAGEREF _Toc387672864 h 20大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 第1章緒 論傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。大量的傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式組成網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其余傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸工作。用戶配置傳感器網(wǎng)絡(luò)，分配任務(wù)以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，為了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)井內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)。隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)定期地監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，例如：二氧化碳、瓦斯、以及溫濕度等，將它們發(fā)送到礦井外的匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)饺斯せ蛘咦詣?dòng)控制臺(tái)（管理節(jié)點(diǎn)）。之后，人工控制臺(tái)再對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析，以便及

17、時(shí)發(fā)布報(bào)警信息。1.1 論文研究主要內(nèi)容當(dāng)前對(duì)于無線傳感技術(shù)的研究仍然處在一個(gè)高速發(fā)展的階段，低功耗就是其發(fā)展方向之一，而低功耗與高性能的結(jié)合實(shí)現(xiàn)還不完全。因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)無線傳感模塊的功能，增加模塊的可靠性和使用壽命，通過對(duì)無線傳感節(jié)點(diǎn)的硬件功耗的分析，確定無線傳感模塊各單元的基本功率消耗，并進(jìn)行相應(yīng)比較，確定需重點(diǎn)降耗的單元，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前對(duì)低功耗無線傳感模塊的研究，通過對(duì)比分析選擇合適的芯片完成對(duì)低功耗無線傳輸模塊的自主設(shè)計(jì)和制作。并輔助軟件開發(fā)人員完成各子模塊的驅(qū)動(dòng)編寫，實(shí)現(xiàn)低功耗無線傳感模塊的整體通信功能。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開創(chuàng)了新應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。當(dāng)前，傳感技術(shù)、傳

18、感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。低功耗無線傳感模塊研究具有極其重要的學(xué)習(xí)和研究?jī)r(jià)值，其功能的實(shí)現(xiàn)具有極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。首先，現(xiàn)有的眾多研究中，將性能和低功耗相結(jié)合的較少，有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。本文綜合了性能和低功耗的共同需求，經(jīng)過深入的分析和對(duì)芯片的數(shù)據(jù)比較，提出了低功耗無線傳感模塊的硬件設(shè)計(jì)思路。其次，增加無線傳感模塊的應(yīng)用。無線傳感模塊應(yīng)用已非常廣泛，除去組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用外，無線傳感技術(shù)還廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如車間溫濕度、壓力等；短距無線通信等。實(shí)現(xiàn)了無線傳感模塊的低功耗，其對(duì)電能的需

19、求就會(huì)更小，應(yīng)用的范圍將會(huì)進(jìn)一步的擴(kuò)大。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀無線傳感模塊是新興的下一代無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它是組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本部分。最早的代表性論述出現(xiàn)在二十世紀(jì)九十年代末，題為“傳感器走向無線時(shí)代”。傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一般傳感器、智能傳感器、無線傳感器等幾個(gè)階段。一般傳感器，是最早產(chǎn)生的傳感器，只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；智能傳感器則是在一般傳感器的基礎(chǔ)上將處理計(jì)算能力與傳感器相結(jié)合，使得傳感模塊不但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)等信息采集，還能對(duì)所采集到的信息進(jìn)行一定程度的計(jì)算和處理；無線傳感器則是在智能傳感器的基礎(chǔ)上再集成無線功能模塊，使得傳感器不再是單獨(dú)的感知模塊，而是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理，信息交換和控

20、制的有機(jī)整體。為了實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地與任何人或任何設(shè)備的互聯(lián)互通，無線通信技術(shù)獲得了快速的發(fā)展。通過許多種基礎(chǔ)技術(shù)的幫助下，大部分無線功能比如Bluetooth、WIMAX、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、和局域網(wǎng)獲得了長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展。作為快速發(fā)展的無線技術(shù)，最近幾年變更速度非?？臁o線傳感模塊屬于無線技術(shù)中較為底層的一個(gè)分支，由于越來越多的應(yīng)用方案開始采用無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等的無線傳感網(wǎng)絡(luò),是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障，因此無線傳感模塊的設(shè)計(jì)，傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研

21、究之一。1.3發(fā)展趨勢(shì)正是由于低功耗無線傳感節(jié)點(diǎn)在如此廣范圍內(nèi)的應(yīng)用，使得它受到了來自軍事、工業(yè)和商業(yè)以及學(xué)術(shù)專家的極大關(guān)注。其發(fā)展方向必然是無線通信的網(wǎng)絡(luò)化，即通過自組網(wǎng)的方式形成動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN) 是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等。我國(guó)迫切需要提升對(duì)此的認(rèn)識(shí)程度，并盡快推動(dòng)其發(fā)展。因此，以無線傳感模塊為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的無線互聯(lián)將是一個(gè)必然的趨勢(shì)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。在不同的應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)

22、絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成不盡相同。對(duì)于已有的節(jié)點(diǎn)，有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。因此，無線傳感模塊的發(fā)展趨勢(shì)必然是低功耗的。即在保證所需要實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，盡量的實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的低功耗，甚至在不影響整體性能的情況下適當(dāng)減少部分功能來實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。正是由于當(dāng)前能耗對(duì)無線傳感模塊的影響，低功耗研究才上升為一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，不論是使用電源或者電池供電，在實(shí)現(xiàn)低功耗后，無線傳感模塊的發(fā)展趨勢(shì)必然是自生能源式的。利用太陽能、振動(dòng)能量、地?zé)?、風(fēng)能等實(shí)現(xiàn)無線傳感模塊的電能供應(yīng)對(duì)于全面提高無線傳感模塊的能力將會(huì)起到巨大的作用。最后，基于能力存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，電池的容量越來越大，再加上低功耗的實(shí)現(xiàn)，無線

23、傳感模塊的使用壽命不斷增加將會(huì)成為一個(gè)絕對(duì)趨勢(shì)。未來的無線傳感模塊必將是集穩(wěn)定性與安全性、擴(kuò)展性與靈活性、微型化與低成本等特點(diǎn)為一體的傳感器。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹單片機(jī)最小系統(tǒng)即是單片機(jī)運(yùn)行的最基本電路，最小系統(tǒng)中的組成缺一不可。最小系統(tǒng)主要是由三部分組成，其中包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等幾部分組成。這幾部分是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的，既然被稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)，它的每一部分都是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的部分，單片機(jī)是一切控制的核心，它負(fù)責(zé)單片機(jī)軟件的運(yùn)行，協(xié)調(diào)各個(gè)硬件電路之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。軟件代碼需要燒寫在單片機(jī)內(nèi)，供電后，單片機(jī)運(yùn)行程序可開始運(yùn)

24、行，隨即完成相應(yīng)功能。單片機(jī)是一種集成電路芯片，它是采用超大規(guī)模的集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理功能的硬件集成在硅片上以構(gòu)成完整微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這些具有處理能力的硬件包括：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、中央處理器CPU、I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器以及計(jì)數(shù)器（還可能包括脈寬調(diào)制電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換器、模擬多路轉(zhuǎn)換器等電路）。2.2 無線收發(fā)模塊 HYPERLINK /view/4528303.htm t _blank 無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)采集系統(tǒng)中，因?yàn)槠浞€(wěn)定的性能且性價(jià)比很高。 HYPERLINK /view/2919

25、586.htm t _blank 開源軟件無線電技術(shù)對(duì)無線電的行業(yè)影響頗深，無線收發(fā)模塊也不例外。它提供信號(hào)運(yùn)行和處理模塊，用它可以在易制作的低成本的射頻（RF）硬件和 HYPERLINK /view/1315649.htm t _blank 通用微處理器上實(shí)現(xiàn) HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件定義 HYPERLINK /view/19599.htm t _blank 無線電。無線模塊廣泛用于業(yè)余愛好者，學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和商業(yè)機(jī)構(gòu)用來研究和構(gòu)建 HYPERLINK /view/43840.htm t _blank 無線通信系統(tǒng)。開發(fā)者能夠簡(jiǎn)單快速的構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容

26、量的無線 HYPERLINK /view/815314.htm t _blank 通信系統(tǒng)，盡管其主要功用不是仿真器，射頻RF 硬件支持對(duì)預(yù)先 HYPERLINK /view/87682.htm t _blank 存儲(chǔ)和（信號(hào)發(fā)生器）生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行 HYPERLINK /view/642820.htm t _blank 信號(hào)處理的算法的研究。2.3 LCD顯示電路顯示模塊在單片機(jī)系統(tǒng)中有這個(gè)非常重要的作用，根絕系統(tǒng)需求的不同會(huì)設(shè)計(jì)不同的顯示電路。此電路對(duì)于顯示的要求比較低，只是在接收數(shù)據(jù)過程中會(huì)使用顯示電路，只是把接收的數(shù)據(jù)顯示在顯示器上，所以此電路選則了LCD顯示電路，此電路的優(yōu)點(diǎn)是成本低，

27、控制簡(jiǎn)單，占用資源少。是本系統(tǒng)非常理想的選擇。LCD液晶顯示器在使用過程中必須設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，如果單片機(jī)和LCD直接相連的話會(huì)導(dǎo)致其亮度不足或者出現(xiàn)燒損單片機(jī)的情況。2.4 電源模塊電路電源是系統(tǒng)運(yùn)行的一切的基礎(chǔ)，所以電源供電電路是必不可少的，它必須給系統(tǒng)的各個(gè)器件進(jìn)行供電，保證系統(tǒng)的運(yùn)行。供電電路的電源芯片為主要組成部分，他能夠提供穩(wěn)定的合適的電源以使電路能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行，電源供電電路是一切運(yùn)行的基礎(chǔ)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章系統(tǒng)分析3.1 構(gòu)架概述3.1.1 功能構(gòu)架根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊，如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)3.1.2 模塊需求描

28、述（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)功能描述單片機(jī)最小系統(tǒng)的功能是核心控制系統(tǒng)，單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是控制功能電路的正常運(yùn)行，已達(dá)到實(shí)現(xiàn)功能的目的。單片機(jī)最小系統(tǒng)是功能實(shí)現(xiàn)的控制單元，此模塊還必須包含時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，由于運(yùn)行環(huán)境和很多不確定的因素導(dǎo)致的系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，外部復(fù)位電路是必不可少的，在系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)，內(nèi)部復(fù)位電路已經(jīng)無法正常復(fù)位，所以外部復(fù)位電路是必不可少的。時(shí)鐘電路也是單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的必須組成部分之一，本系統(tǒng)選用了11.0592M的晶振，主要的原因是系統(tǒng)是通信系統(tǒng)，故選用11.0592M的晶振，以方便通信。（2）電源模塊功能電源對(duì)于任何一個(gè)現(xiàn)代化產(chǎn)品來說，是一切的基礎(chǔ)。它是一切電

29、子設(shè)備運(yùn)行的能量來源。電源模塊的設(shè)計(jì)必須滿足電路內(nèi)部一切供電電壓電路的需求，對(duì)于不同的電壓需求必須有相應(yīng)點(diǎn)電路和電源模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。（3）無線收發(fā)模塊功能無線收發(fā)模塊是利用nRF24L01為基礎(chǔ)研發(fā)的，nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件。工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM頻段。無線收發(fā)模塊的功能是將無線監(jiān)測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行傳輸，并互相讀取。無線模塊能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程收發(fā)，通過2.4GHZ的頻率進(jìn)行無線通信。用戶通過程序配置其輸出功率以及通信頻道。此無線收發(fā)模塊功耗低，具有極低的電流消耗，如果工作在接收模式發(fā)射功率為0dBm 時(shí)，它電流消耗僅為12.3mA ，發(fā)射模式時(shí)為11.3mA，

30、并且掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗會(huì)更低。 （4）LCD顯示模塊功能顯示電路現(xiàn)在已經(jīng)成為了最小系統(tǒng)不可缺少的一部分，雖然單片機(jī)最小系統(tǒng)并未包含顯示電路，可是現(xiàn)有的單片機(jī)電路沒有了顯示電路已經(jīng)不能稱為合格的單片機(jī)系統(tǒng)。具有顯示電路更是更加先進(jìn)和美觀的電路，LCD顯示模塊主要負(fù)責(zé)在接收數(shù)據(jù)過程中數(shù)據(jù)的查看，保證再輸入時(shí)液晶顯示電路會(huì)有相應(yīng)的顯示，將接收的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。液晶顯示電路在設(shè)置完成后，需要實(shí)時(shí)顯示單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間。保證了系統(tǒng)的人性化和科學(xué)化。使其更加美觀、更加人性化。3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：硬盤40G，內(nèi)存1024MB軟件環(huán)境：Windows xp/73.3 系統(tǒng)任務(wù)

31、的可行性分析3.3.1 技術(shù)可行性 本系統(tǒng)采用雙控制模塊化結(jié)構(gòu)，分兩部分進(jìn)行控制。兩部分有各自的單片機(jī)進(jìn)行控制各自獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，并且無線收發(fā)模塊是兩個(gè)獨(dú)立的nRF24L01分布在發(fā)送與接收板上。這樣對(duì)于系統(tǒng)的安全更加有保障。在某個(gè)模塊的出現(xiàn)問題的時(shí)候不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本系統(tǒng)選用的單片機(jī)是STC89C52。它是一種高性能、低功耗的8位微控制器，帶有8K在系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash存儲(chǔ)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STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，片上集成51

32、2字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。STC89C52采用40引腳的雙列直插封裝（DIP方式）。STC89C52具有豐富的資源，而且性價(jià)比很高，對(duì)于一個(gè)有市場(chǎng)意義的項(xiàng)目來說成本的控制是非常重要的。3.3.2 系統(tǒng)安全性分析本系統(tǒng)選擇了單片機(jī)STC89C52，顯示部分選擇了LCD液晶顯示屏顯示。系統(tǒng)功能上分為發(fā)送端和接收端兩部分，發(fā)送端的主要功能是負(fù)責(zé)收集傳感器采集到的信號(hào)，在經(jīng)過單片機(jī)處理后，通過nRF24L01

33、發(fā)送至接收端。接收端的主要功能是通過nRF24L01接收發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)，并在LCD液晶顯示屏上顯示接收到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用行業(yè)范圍內(nèi)比較經(jīng)典且有一定使用經(jīng)驗(yàn)的傳感器和器件，有效的保證了系統(tǒng)的安全性。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 構(gòu)架概述本系統(tǒng)主要分兩部分，溫濕度監(jiān)測(cè)電路和溫濕度顯示電路。將電路分開的主要目的是實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的無線收發(fā)功能。本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無線遠(yuǎn)程收發(fā)功能可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)控的功能。對(duì)于無線收發(fā)功能主要是依靠2個(gè)nRF24L01模塊，通過兩個(gè)模塊之間的通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。兩個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，又相互依存。兩個(gè)電路在相互配合過程中，采用nRF24L01模塊的無線信號(hào)為

34、介質(zhì)，將溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)到的溫濕度信號(hào)以及瓦斯傳感器監(jiān)測(cè)到的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)進(jìn)行傳輸，通過LCD顯示電路將溫濕度及瓦斯?jié)舛蕊@示出來。這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)遠(yuǎn)程的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。溫濕度監(jiān)測(cè)電路主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、nRF24L01模塊和溫濕度監(jiān)測(cè)電路。溫濕度監(jiān)測(cè)電路通過單片機(jī)對(duì)溫濕度傳感器進(jìn)行控制，溫濕度傳感器采用的是DHT11，此溫濕度傳感器采用單總線方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。在信號(hào)傳輸必須保證時(shí)序的準(zhǔn)確控制。在控制時(shí)序的過程中實(shí)現(xiàn)溫濕度信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。溫濕度顯示電路主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、nRF24L01模塊和溫濕度顯示LCD液晶顯示電路。溫濕度顯示電路使用單片機(jī)控制nRF24L01

35、模塊和LCD顯示器。單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)nRF24L01模塊的信號(hào)，一旦有信號(hào)傳輸，單片機(jī)即將信號(hào)顯示在LCD顯示器上。這兩部分電路互相獨(dú)立，控制不同，代碼不同，流程不同。其互相之間不產(chǎn)生干涉。電路中單片機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)板的無線發(fā)射模塊（nRF24L01），由顯示板的無線接收模塊（nRF24L01）接收信號(hào)再轉(zhuǎn)至單片機(jī)處理。4.2 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)電路由于本系統(tǒng)的特殊性質(zhì)主要分兩部分，無線發(fā)射電路和無線接收電路。根據(jù)系統(tǒng)功能分工不同，需要將系統(tǒng)分為無線發(fā)射電路和無線接收電路分開。各自不同的電路同樣需要配置不同的電路，以實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的收發(fā)功能。兩部分電路相互依存也相互獨(dú)立，兩部分電路其實(shí)是兩

36、個(gè)系統(tǒng)，其完全可以獨(dú)立運(yùn)行。無線模塊溫濕度監(jiān)測(cè)電路主要是對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的電路，電路相對(duì)較為簡(jiǎn)單。由于此模塊工作環(huán)境會(huì)較為惡劣，所以此電路盡量簡(jiǎn)化。連接點(diǎn)越多其故障率也會(huì)越高。系統(tǒng)中在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的電源電路、監(jiān)測(cè)電路和無線收發(fā)模塊就可以完成電路設(shè)計(jì)。無線收發(fā)模塊顯示電路主要是在顯示溫濕度監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到的溫濕度。其主要的功能就是通過LCD液晶顯示器進(jìn)行顯示溫濕度，電路主要是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。這兩個(gè)電路其主要實(shí)現(xiàn)的功能是無線信號(hào)傳輸，其表現(xiàn)形式是溫濕度能夠正常的顯示。圖4.1 無線模塊溫濕度監(jiān)測(cè)電路圖圖4.2 無線收發(fā)模塊顯示電路圖4.3 系統(tǒng)控制流程圖4.3 系統(tǒng)流程圖本系統(tǒng)采用兩

37、個(gè)獨(dú)立板子，無線收發(fā)模塊實(shí)時(shí)在發(fā)射與接收，只有在掉電時(shí)候結(jié)束程序，即使高出瓦斯?jié)舛壬舷迗?bào)警也在實(shí)時(shí)接收信號(hào)并且顯示出來。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1 軟件實(shí)現(xiàn)5.1.1 主函數(shù)模塊功能介紹日常生活中，要完成一件復(fù)雜的功能，我們總是習(xí)慣把“大功能”分解為多個(gè)“小功能”以實(shí)現(xiàn)。在C程序的世界里，“功能”可稱呼為“函數(shù)”，因此“函數(shù)”其實(shí)就是一段實(shí)現(xiàn)了某種功能的代碼，并且可以供其它代碼調(diào)用。一個(gè)程序，無論復(fù)雜或簡(jiǎn)單，總體上都是一個(gè)“函數(shù)”；這個(gè)函數(shù)就稱為“main 函數(shù)”，也就是“主函數(shù)”。比如有個(gè)“做菜”程序，那么“做菜”這個(gè)過程就是“主函數(shù)”。在主函數(shù)中，根據(jù)情況，你可

38、能還需要調(diào)用“買菜，切菜，炒菜”等子函數(shù)。main函數(shù)在程序中大多數(shù)是必須存在的，但是依然有例外情況，比如windows編程中可以編寫一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（dll）模塊，這是其他windows程序可以使用的代碼。由于DLL模塊不是獨(dú)立的程序，因此不需要main函數(shù)。再比如，用于專業(yè)環(huán)境的程序，如機(jī)器人中的控制芯片就可能不需要main函數(shù)。主函數(shù)是系統(tǒng)的開始，軟件系統(tǒng)的入口就是主函數(shù)。主函數(shù)中定義了再后續(xù)使用的函數(shù)，其是程序的核心，主要是在運(yùn)行過程中，控制各個(gè)軟件模塊的運(yùn)行。主函數(shù)中定義了各個(gè)函數(shù)后，將調(diào)用的函數(shù)名進(jìn)行定義后，就可以在主函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用。5.1.2 發(fā)送程序功能介紹發(fā)送程序主要根據(jù)硬件電

39、路進(jìn)行的劃分，發(fā)送程序中包含了各個(gè)不同的函數(shù)。各個(gè)函數(shù)之間各有分工，功能也不盡相同。發(fā)送程序中主要包含了主函數(shù)、DHT11溫濕度讀取函數(shù)和nRF24L10無線發(fā)送函數(shù)。DHT11溫濕度讀取函數(shù)主要是對(duì)系統(tǒng)時(shí)序的控制，因?yàn)镈HT11的硬件電路是單總線信號(hào)傳輸，這樣對(duì)于時(shí)序的控制非常復(fù)雜。發(fā)送程序中包含nRF24L10的初始化函數(shù)，用于對(duì)nRF24L10進(jìn)行初始化。nRF24L10無線收發(fā)模塊也是非常復(fù)雜的時(shí)序控制。對(duì)于系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)硬件電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)。軟硬件電路互相依存，互相彌補(bǔ)。硬件電路的簡(jiǎn)單必然導(dǎo)致軟件控制的繁瑣。5.1.3 接收程序功能介紹接收程序其目的一目了然是數(shù)據(jù)接收控制

40、的函數(shù)。當(dāng)發(fā)送電路將無線信號(hào)發(fā)送出以后，接收電路就需要將無線電路的信號(hào)接收并進(jìn)行譯碼。軟件程序根據(jù)硬件電路設(shè)計(jì)的需要對(duì)硬件的控制，讓各個(gè)模塊之間有序協(xié)調(diào)的工作。接收程序中包含nRF24L10的初始化函數(shù)，用于對(duì)nRF24L10進(jìn)行初始化。對(duì)nRF24L10寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。以免在使用過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤。包含對(duì)LCD顯示器的顯示控制函數(shù)和RS232串口通信控制函數(shù)。以此保證系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確無誤的運(yùn)行。5.1.4 函數(shù)實(shí)現(xiàn)void Display(void) DisplayListChar(0,0,Tem:);/顯示一串字符 DisplayListChar(9,0,Hum:); DisplayLi

41、stChar(0,1,Meth:); DisplayListChar(9,1,Set:);DisplayOneChar(13,1,set_met/100+0 x30);/顯示一個(gè)字符 甲烷DisplayOneChar(14,1,set_met/10%10+0 x30);DisplayOneChar(15,1,set_met%10+0 x30);DisplayOneChar(4,0,RxBuf2/10+0 x30); /溫度DisplayOneChar(5,0,RxBuf2%10+0 x30);DisplayOneChar(13,0,RxBuf1/10+0 x30);/濕度DisplayOneC

42、har(14,0,RxBuf1%10+0 x30);DisplayOneChar(5,1,RxBuf3/100+0 x30);/甲烷DisplayOneChar(6,1,RxBuf3/10%10+0 x30);DisplayOneChar(7,1,RxBuf3%10+0 x30);void main(void) init_NRF24L01();Delay(6000);/延時(shí) 等待無線收發(fā)模塊初始化結(jié)束 LCMInit(); /LCM1602初始化beep=1;/蜂鳴器不響 while(1) SetRX_Mode();/設(shè)置無線接收模式if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf)/接收

43、函數(shù)Display();/顯示if(key1=0)Delay5Ms();/按鍵消抖if(key1=0)while(key1=0);/等待按鍵被抬起set();/設(shè)置函數(shù)if(RxBuf3set_met)beep=0;if(RxBuf3=set_met)beep=1; 5.2 硬件實(shí)現(xiàn)5.2.1單片機(jī)接口及功能介紹單片微控制器簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是在一塊集成了CPU中央處理器的芯片、ROM程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和多種功能的I/O輸入/輸出接口等一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。其包含計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。其可以完成各種功能和函數(shù)中復(fù)雜的運(yùn)算、通信、邏輯控制等功能。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是單片機(jī)運(yùn)行的

44、最低保障，簡(jiǎn)單說就是單片機(jī)能夠正常工作和實(shí)現(xiàn)功能所必要的單元結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)該包括復(fù)位電路、輸入/輸出設(shè)備、時(shí)鐘電路以及單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU，8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程的Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路；硬件實(shí)現(xiàn)SPI/SMBus和UART串口三種接口同時(shí)支持，對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性非常有利；單片機(jī)STC89C52共包含通用的16位定時(shí)器3個(gè)；32個(gè)可編程的I/O口線；8個(gè)中斷源；單片機(jī)內(nèi)還包含看門狗定時(shí)器、溫濕度傳

45、感器和VDD監(jiān)視器。5.2.2晶振電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是為系統(tǒng)提供時(shí)鐘脈沖的，是系統(tǒng)電路中必不可少的一部分。時(shí)序是電路控制的一部分，數(shù)據(jù)的傳輸是以時(shí)鐘脈沖為基礎(chǔ)的。本系統(tǒng)中使用了11.0592MHz 的晶振為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)中最重要的電路之一，它是給系統(tǒng)源源不斷的提供動(dòng)力的電路，時(shí)鐘信號(hào)就是它所提供的動(dòng)力。在單片機(jī)系統(tǒng)中時(shí)鐘信號(hào)的頻率是運(yùn)行的關(guān)鍵，頻率高了或者低了都無法運(yùn)行。本電路選用的晶振是11.0592M，因?yàn)楸倦娐肥墙o無線傳輸電路使用。STC89C52片內(nèi)有反相放大器，如果對(duì)其外接了晶振，使其組成自激振蕩器，并且產(chǎn)生了振蕩的時(shí)鐘脈沖。其輸入管腳XTAL1和輸出管腳XTA

46、L2用于接外部晶振。電容C7和C8、外部晶振和單片機(jī)內(nèi)部的放大器一起構(gòu)成了自激震蕩電路。其中的電容C7和C8對(duì)頻率起到一定的微調(diào)作用，電容容量都選擇30pF。震蕩頻率的選擇的是11.0592MHz的晶振。在使用外部時(shí)鐘時(shí)單片機(jī)的XTAL2引腳輸入外部時(shí)鐘信號(hào)，而XTAL1接地。圖5.1 時(shí)鐘電路圖5.2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)外部復(fù)位電路是保證單片機(jī)電路的程序在不能正常運(yùn)行時(shí)，可以從指定的程序開始運(yùn)行。復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位，這種方法簡(jiǎn)單且用以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正?；蛘叱霈F(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，只要按下復(fù)位鍵系統(tǒng)便可以在指定的程序的位置開始執(zhí)行。由于系統(tǒng)電路和外部環(huán)境有不可預(yù)知性的問題，而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，故

47、此采用上電復(fù)位。復(fù)位電路成為電路的必要作用就顯現(xiàn)出來。在電路設(shè)計(jì)中，無論是在復(fù)雜電路設(shè)計(jì)還是簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，復(fù)位電路都是其重要組成部分。在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的程序，運(yùn)行不正常時(shí)或異常停止運(yùn)行時(shí)，就需要復(fù)位電路發(fā)揮作用。單片機(jī)微控制器的復(fù)位引腳RST引腳9高電平在兩個(gè)以上的機(jī)器周期就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST引腳持續(xù)的高電平，單片機(jī)就處于復(fù)位狀態(tài)的周期。通常有兩種基本形式的復(fù)位方法，上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電瞬態(tài)電容兩端的電壓不能突然改變，這時(shí)的電容器為低電平，并且被連接在電阻上的電壓到RESET復(fù)位輸入為高時(shí)，芯片被復(fù)位。隨著+5 V電源電壓對(duì)電容的充電電阻逐漸減小，最后約等于0V芯

48、片的工作，無論是在工作條件。在兩端并聯(lián)的電容復(fù)位按鈕，電源上電復(fù)位電路，當(dāng)復(fù)位按鈕沒有按下時(shí)，RST引腳為高電平后按下按鈕，手動(dòng)復(fù)位芯片工作要達(dá)到的效果。在一般情況下，只要RESET引腳保持10ms以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。根據(jù)的RC充電時(shí)間或工作環(huán)境中的實(shí)際測(cè)量值，以確?？煽康膯纹瑱C(jī)復(fù)位電路。5.2.4 LCD1602A液晶顯示器設(shè)計(jì) LCD液晶顯示屏在整個(gè)系統(tǒng)中起著顯示接收的數(shù)據(jù)，同時(shí)也起到提示接收數(shù)據(jù)是否成功的作用。LCD液晶顯示屏的電路設(shè)計(jì)是直接關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵因素之一。在設(shè)計(jì)LCD液晶顯示屏的電路時(shí)，因?yàn)镾TC89C52資源豐富，所以LCD液晶顯示部分采用并行傳輸

49、的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)采用的是LCD1602A液晶顯示器。LCD中的3管腳起到調(diào)節(jié)屏幕對(duì)比度的作用，根據(jù)需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值來調(diào)節(jié)屏幕對(duì)比度，4管腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器，5管腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器，6管腳E端為使能端，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，714管腳為D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，15以及16管腳為背光電源正負(fù)極。圖5.2 1602A液晶顯示器5.2.5 溫濕度監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一個(gè)具有已校準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它是應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)以

50、及溫濕度傳感技術(shù)，使其具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及很高的可靠性。DHT11傳感器包含一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相相連。因此DHT11傳感器具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、性價(jià)比高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。每一個(gè)DHT11傳感器都在極為濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的方式存儲(chǔ)在OTP內(nèi)存中，DHT11傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)處理的過程中要調(diào)用校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成簡(jiǎn)單方便。極小的體積、超低的功耗。使DHT11傳感器成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。圖5.3 DHT11硬件連接圖第6章系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能的重要組成部分，基本的監(jiān)測(cè)后對(duì)系統(tǒng)

51、有基本的要求后，要對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行全面的驗(yàn)證。保證系統(tǒng)功能全面的完成。系統(tǒng)測(cè)試一般分為兩種情況，一種是系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行實(shí)物制作，制作完成后進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求編制設(shè)計(jì)方案，對(duì)功能以及意義進(jìn)行測(cè)試。另一種是使用軟件仿真，因?yàn)楦鞣N原因可能系統(tǒng)并不能制作成實(shí)物。則使用軟件仿真的方式進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。本系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)物焊接，故采用第一種方法進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。6.1 測(cè)試方案及測(cè)試用例 6.1.1 測(cè)試方案方案：由于無線收發(fā)模塊的信號(hào)無法采用設(shè)備監(jiān)測(cè)到，所以采用讀取LCD液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的方式進(jìn)行測(cè)試。通過顯示數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比的方式來監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完成功能。在5分鐘的時(shí)間內(nèi)，對(duì)LCD液

52、晶顯示器的顯示溫度進(jìn)行讀取并記錄。與此同時(shí)記錄下實(shí)時(shí)的溫度。然后進(jìn)行對(duì)比。6.1.2 讀取數(shù)據(jù)并對(duì)比在5分鐘的時(shí)間內(nèi)LCD液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)和實(shí)際溫度如下：表6.1 LCD液晶顯示器顯示溫濕度時(shí)間1min2min3min4min5minLCD顯示溫度（）12.513.111.620.316.7實(shí)際溫度（）12.413.111.620.416.66.2結(jié)果驗(yàn)證說明由于實(shí)際溫度采用酒精溫度計(jì)讀取，有一定誤差，會(huì)導(dǎo)致一定的差別。此次測(cè)試中忽略不計(jì)。根據(jù)顯示溫度與實(shí)際溫度相比較結(jié)果顯示，本系統(tǒng)通過無線模塊傳輸?shù)臏貪穸葴?zhǔn)確無誤的顯示在LCD液晶顯示器上，這證明本系統(tǒng)溫濕度測(cè)試電路能夠正常工作。同時(shí)，表明

53、了此系統(tǒng)最終的無線收發(fā)模塊功能完全實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)基于nFR24L10無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)成功完成。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第7章結(jié)論在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，分工合作，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多沒學(xué)到的知識(shí)，完成了對(duì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的目的。在最初的設(shè)計(jì)中，發(fā)揮“三個(gè)臭皮匠，頂個(gè)諸葛亮”的作用，相互學(xué)習(xí)、相互討論、研究，完成了最初的設(shè)想。在電路焊接時(shí)雖然沒什么大問題，但從中也知道了焊接在整個(gè)作品中的重要性，電路工程量大，不能心急，一個(gè)個(gè)慢慢來不能急于求成，反而達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才顯得電路板美觀、大方。程序編寫中，由于思

54、路不清晰，開始時(shí)遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來思考，理清了思路，終于能夠完成它。在此次設(shè)計(jì)中，知道了做凡事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一個(gè)腳印。也練就了我們的耐心，做什么事都在有耐心。此次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多很多東西，這是最重要的。在軟件設(shè)計(jì)的過程中，利用了Keil這個(gè)軟件在程序錄入和調(diào)試的時(shí)候的優(yōu)越性，讓我能夠在編寫軟件的時(shí)候很方便的發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤，現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用Keil對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行調(diào)試。對(duì)于PROTEUS這款軟件，也能熟練掌握電路設(shè)計(jì)仿真。由于平時(shí)沒有接觸過這兩個(gè)軟件，加上畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，對(duì)于他們的連接調(diào)試程序，未能熟練掌握，但以后有機(jī)會(huì)的話會(huì)再好好學(xué)習(xí)的。畢業(yè)設(shè)計(jì)終于

55、在的悉心指導(dǎo)下完成了。作為一名即將離開大學(xué)校門的學(xué)生,我把本次設(shè)計(jì)看作是大學(xué)中的最后一門功課，投入了巨大的時(shí)間和精力。設(shè)計(jì)題目是用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)礦井環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)測(cè)裝置。在制作設(shè)計(jì)的過程中，我確實(shí)遇到了許多棘手的問題，碰到了很多的困難。但是，這些問題和困難在和同學(xué)們的幫助下都被一一解決了。在這段時(shí)間里，周國(guó)順老師，以他廣博的知識(shí)，敏銳的洞察力，多年的教學(xué)和工作經(jīng)驗(yàn)，在任務(wù)完成中給予我很大的幫助。在本次設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了很多科學(xué)知識(shí)和工作方法，而且學(xué)到了作為一個(gè)研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度和為人處事的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向周國(guó)順老師致以崇高的敬意！對(duì)給予我支持和幫助的所有同學(xué)們表示衷心的感謝。本次設(shè)計(jì)的無線收發(fā)模塊也存在的不足的地方，有待于以后的改進(jìn)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn)1 李華MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M，北京航空航天大學(xué)出版社，20062 許育誠(chéng)軟件測(cè)試與質(zhì)量管理J，海事大學(xué)，2007，6：14-423 景新梅軟件產(chǎn)業(yè)原動(dòng)力J，中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，2005，7：32-334 劉湘濤，江世明單片機(jī)原理與應(yīng)用M，北京電子工業(yè)出版社，20065 萬福軍單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，20056 胡輝單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)M，中國(guó)