多点粮仓温湿度的无线监测专业系统设计和实现.doc

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文）多点粮仓温湿度无线监测系统设计与实现学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 07 测控 2W 姓 名： 陈 晓 玲 指引教师姓名： 刘晓杰 指引教师职称： 讲 师 6月 多点粮仓温湿度无线监测系统设计与实现摘要:为满足采集多点粮仓温湿度信息值监测需求，设计一上位控制主机和多点下位监测分机两某些。由温度传感模块、湿度传感模块、无线传播模块和单片机模块等构成下位监测分机，由单片机模块、按键模块、无线传播模块和报警模块等构成上位控制主机。下位监测分机通过测量粮仓内温湿度，通过无线传播模块把监测节点温湿度信息值传送至上位主机，并在显示屏上显示出该监测节点节点号和该监测点当前温湿度测量值，并具备温湿度超值报警功能，下位机同步能显示当前本地信息值。核心词：无线传播模块；温湿度传感器；单片机Design ang Implemenatation of the Multi-humiture Wireless Monitoring System for the GranaryAbstract：To collect more information of the humiture required for the granary，the multi-humiture wireless monitoring system is designed ，which include some lower detecting equipments and a host monitor. Each lower detecting equipment consists of some temperature sensor modules，some humidity sensor modules，a wireless transmission module，a microcontroller module and other components. The host monitor consists of a microcontroller module，a key module，a wireless transmission module，an alarm module and other components. By measuring the next bit monitoring extension barn temperature and humidity in the wireless transmission module，after the temperature and humidity of the information value monitoring nod，and transmit first a host on the display shows that the monitoring node node number and the monitoring and measuring value，the temperature and humidity with temperature and humidity value alarm functions，lower place machine and can display the current local information value .Keywords：Wireless transmission module；humiture sensors；single-chip microcomputer目录前言1第1章 绪论21.1 课题意义和目21.2 课题研究内容21.3 课题任务规定3第2章 系统方案设计42.1 方案选取与论证42.1.1 总体设计方案42.1.2 方案比较与论证52.1.3 系统构造框图设计62.2 系统各模块功能设计72.2.1 电源模块72.2.2 温湿度测量模块72.2.3 单片机控制模块72.2.4 无线传播模块82.2.5 按键选取模块82.2.6 显示模块82.2.7 报警电路模块8第3章 系统各模块硬件设计93.1 电源模块设计93.2 温湿度测量模块设计103.2.1 温度测量模块设计103.2.2 湿度测量模块设计113.3 单片机控制模块设计123.3.1 时钟电路设计133.3.2 复位电路设计133.4 无线传播模块设计143.4.1 无线传播模块简介143.4.2 无线传播模块与单片机接口设计163.5 按键选取模块设计163.6 显示模块设计173.7 报警电路模块设计19第4章 系统软件设计214.1 上位机设计214.1.1 上位机设计思路214.1.2 上位机设计流程214.1.3 无线模块软件设计234.2 下位机设计324.2.1 下位机设计思路324.2.2 下位机软件总设计流程324.2.3 温度测量软件设计344.2.4 湿度测量软件设计37第5章 系统调试与数据分析415.1 硬件电路制作和调试415.2 软硬件功能分析435.3 测试成果分析44第6章 总结45参照文献46道谢48附录1 电路原理图49附录2 程序51附录3 实物图70附录4 元器件清单71附录5 传感器英文文献翻译72多点粮仓温湿度无线监测系统前言随着中华人民共和国加入WTO，粮食市场逐渐开放，储存大量粮食对稳定国民经济发展起着至关重要作用，粮仓内粮食由于温湿度没有得到有效控制，经常发生粮食变质状况，因而粮仓温湿度测量办法以及相应智能控制始终是粮食保存一种重要问题，随着国内科技迅速发展和农业自动化限度提高，粮仓管理技术得到很大发展。老式人工测量办法逐渐被电子测量所代替，小粮仓采用小测量仪测量，大粮库逐渐配备微机。同步随着单片机技术和工业生产自动化限度不断提高，单片机测控技术已得到了广泛推广和应用。这种单片机测试技术为工业控制、农业控制、家用电器和仪器仪表智能化应用提供了一种全新、有效测试办法，并具备很大实用意义和辽阔应用前景。粮食保存至关重要，为了实现粮食大量储存，本课题设计了一种智能测量系统多点粮仓温湿度无线监测系统。该系统不但能测量粮仓温湿度，也能测量大棚温湿度，还能应用于工业测量，应用范畴甚广。第1章 绪论1.1 课题意义和目当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，不论是生活还是生产，都离不开自动化。信息社会对工业和农业生产提出了更高、更新规定，不但要节约成本，并且要高效化。温湿度测量是工业和农业生产中重要一种环节，特别对于农业发展，例如大棚种植、粮仓管理等等，都必要保证精准温湿度控制。防潮、防霉、防腐、防爆是粮仓寻常工作重要内容，也是衡量粮仓管理工作重要指标。为了保证寻常工作顺利进行，必要加强粮仓内温湿度监测工作，但老式监测办法既费时又费力，并且误差较大，因而需要造价低廉、使用以便、测量精准监测系统。为了满足粮仓温湿度精准控制规定，满足测温湿度过程信号易解决规定，设计一种可远程无线传播多点监测数字显示温湿度测量系统，可以完毕多点粮仓温湿度测量和显示功能。该系统操作简朴，功能齐全，是单片机智能化一种应用。1.2 课题研究内容本次毕业设计以单片机STC89C52为核心，可以综合测量和解决多点温度和湿度，并能无线收发信号，具备报警系统和数字显示功能。详细设计内容如下：1、选取适当湿度传感器和温度传感器，并研究它们用法；2、研究温湿度传感器与单片机连接，以及如何完毕数据采集；3、设计各种温湿度采集从机子系统，编号为1-N，能满足对温湿度精准测量；4、主机可运用无线模块、单片机和键盘，选取所要监测温湿度节点，将该监测节点数据经由无线传送至主机，并用显示屏显示出该监测节点成果；5、把测得数据与限定值比较，如果超过范畴，报警系统就会发出警报；6、制作硬件电路，编写相应软件程序，进行系统调试和测试数据综合分析。1.3 课题任务规定依照课题意义和目，经分析本次课题需要研究内容，提出了该课题相应设计任务规定，详细如下：1、系统供电电压 AC 220V10%，502.5Hz； 2、温湿度传感器敏捷度和精准度达到5%； 3、系统主机可显示当前信息采集节点号、温度、湿度信息值，显示清晰直观，下位从机也可显示当前本地信息值；4、各节点数据与主机互换采用无线传播模式进行，系统具备超温/超湿报警功能；5、粮仓适当温度范畴10-40，适当湿度范畴10%-80%；6、系统工作稳定性较好。第2章 系统方案设计拟定了课题目和意义，依照本课题研究内容和任务规定，设计出本课题研究方案，并将方案进行比较论证，选取较优方案，阐述方案各个模块功能。2.1 方案选取与论证2.1.1 总体设计方案依照本次课题内容及课题任务规定，基于多点温湿度无线监测系统重要由温湿度检测电路、下位机控制电路、无线传播电路、上位机控制电路四个重要模块构成。该系统设计了两个下位监测分机，其总体原理框图，如图2-1所示。图2-1 总体原理框图依照原理框图，设计了两种方案，如下所示。方案一：采用模仿温湿度传感器和A/D转换器构成温湿度检测电路，上位机和下位机采用FPGA开发板，无线收发模块用CC1101，数字显示电路某些运用移位寄存器74LS164移位输入字形码，采用数码管显示。其设计框图如图2-2所示。图2-2 方案一设计框图方案二：采用温度传感器DS18B20和湿度传感器DHT11进行温湿度测量，上位机和下位机采用单片机STC89C52，运用nRF905作为无线传播模块，数码管显示测量成果，采用7407驱动，动态显示。其设计框图如图2-3所示。图2-3 方案二设计框图2.1.2 方案比较与论证1、温湿度测量某些方案一中采用模仿测量器件，需要通过A/D转换器，测量精度要受到影响，如果选取精度较高A/D转换器，那费用也较高。方案二中采用DS18B20测温和DHT11测湿，测量以便、精度较高且价格适中，故选取方案二温湿度测量办法。2、单片机某些方案一中采用FPGA，它功能强大，I/O口较多，解决能力强，但其价格较高，使用复杂，用在此系统中未免有些大材小用，而STC89C52单片机性能也较好，价格便宜，功能已经完全满足本次设计规定，使用也较为以便，故选取STC89C52单片机。3、无线传播某些方案一中选取运用CC1101无线传播模块，该模块可用于多频段，低功耗，收发一体，方案二中nRF905也是低功耗，多频道多频段，可以很以便地实现点对点及点对多点无线通信，两者性能相似，都能满足本次设计系统规定，但CC1101价格较高，考虑到经费问题，故选取nRF905无线传播模块。4、显示某些方案一中显示采用移位寄存器移位显示，数据需要串行输入，在时钟端脉冲上升沿作用下输入数据，本设计是四位显示，就需要接四个74LS164,虽然软件设计比动态显示简朴，占用内存少，但其硬件焊接量大。方案二中采用芯片7407驱动，动态显示，数码管也是四位一体，不但软件设计简朴，并且硬件制作以便，价格也低廉，故选取方案二显示办法。综上所述，选取方案二。2.1.3 系统构造框图设计该设计选取方案二办法，该方案涉及上位机和两个下位机两某些。下位机由单片机STC89C52最小模块、数码管显示模块、nRF905无线传播模块和温湿度测量模块四个模块构成；上位机由nRF905无线传播模块、按键选取模块、数码管显示模块、温湿度超值报警模块、单片机STC89C52最小模块五个模块构成。系统构造框图，如图2-4所示。图2-4 系统构造框图2.2 系统各模块功能设计2.2.1 电源模块本系统有无线模块、单片机模块、温湿度测量模块等等，综合分析需要电源模块提供+5V电压和+3.5V电压，以满足各模块工作电压需求。2.2.2 温湿度测量模块本系统要测量多点粮仓内温湿度信息值，为了理解粮仓内每一种时刻温湿度信息值，温湿度测量模块要能始终测量，当接受到上位监测主机命令时，就暂时停止测量，将测量信息值传送给上位机，当发送结束后，就继续测量温湿度。2.2.3 单片机控制模块单片机控制模块，它晶振控制着单片机工作节奏，I/O口控制着外围电路工作状况，重要是控制温湿度测量、nRF905接受和发送数据、报警模块工作等等。2.2.4 无线传播模块上位监测主机和下位监测分机都需要连接无线传播模块，依照上位监测主机和下位监测分机功能规定，处在等待接受模式或发送模式。上位监测主机一方面是发送模式，然后等待接受；下位监测分机一方面等待接受数据，然后发送数据。2.2.5 按键选取模块上位机按键模块功能：当按下KEY1键，1号下位机将温湿度信息值发送给上位机；当按下KEY2键，2号下位机将温湿度信息值发送给上位机。下位机按键选取模块功能：按下KEY1键测量温度并显示；按下KEY2键测量湿度并显示。2.2.6 显示模块上位机和下位机都具备显示模块，上位机显示模块实时显示下位机发送来温湿度测量值以及监测节点节点号；下位机显示模块实时显示本地实时测量值。2.2.7 报警电路模块上位机接受到温度信息值不在给定范畴内时，就点亮红色发光二极管并驱动蜂鸣器；湿度信息值不在给定范畴内时，就点亮绿色发光二极管并驱动蜂鸣器。本系统设计适当温度范畴为：10-40，适当湿度范畴为：10%-80%。第3章 系统各模块硬件设计拟定了多点粮仓温湿度无线监测系统方案设计，依照系统实现方案中各模块功能设计规定，对多点粮仓温湿度无线监测系统各模块硬件电路进行设计。该模块分为上位机和下位机，其重要涉及如下七个模块：电源模块、温湿度测量模块、单片机控制模块、无线传播模块、按键选取模块、显示模块和报警电路模块。3.1 电源模块设计该系统采用LM317芯片构成稳压可调电源模块。LM317是可调节3端正电压稳压器，此稳压器非常易于使用，此芯片具备内部限流、热关断和安全工作区补偿功能，使之基本能防止烧断保险丝，对电路起到了较好保护作用。LM317基准电压为1.25V，据此设计电源模块，如图3-1所示。图3-1 电源模块设计图依照上图，可得输出电压V0=1.25*(1+R2/R1) （3-1）通过调节R2电位器，变化R2/R1值，从而变化输出电压。设计中取R1=220，R2=10K。使得输出电压范畴为1.25V-15V。此系统需要两个这样模块，分别调至输出电压+5V和+3.5V。3.2 温湿度测量模块设计3.2.1 温度测量模块设计温度测量采用DS18B20，该芯片性能和详细用法如下所述。1、温度传感器DS18B20技术性能描述(1)、独特单线接口方式，DS18B20在与微解决器连接时仅需要一条口线即可实现微解决器与DS18B20双向通讯；(2)、测温范畴 -55125，固有测温辨别率0.5；(3)、支持多点组网功能，各种DS18B20可以并联在唯一数据端上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而导致信号传播不稳定；(4)、工作电源：35V/DC；(5)、在使用中只需要数据端接上拉电阻，不需要其他外围元件；(6)、测量成果以912位数字量方式串行传送；2、温度传感器DS18B20工作原理DS18B20读写时序和测温原理与DS1820相似，只是得到温度值位数因辨别率不同而不同，且温度转换时延时时间由2s 减为750ms。DS18B20测温原理如图3-2所示。图中低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给减法计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显变化，所产生信号作为减法计数器2脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所相应一种基数值。计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当计数器1预置值减到0时，温度寄存器值将加1，计数器1预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值累加，此时温度寄存器中数值即为所测温度。图3-2中斜率累加器用于补偿和修正测温过程中非线性，其输出用于修正计数器1预置值。图3-2 DS18B20工作原理图3、温度传感器DS18B20设计图DS18B20是单总线温度传感器，数据线是漏极开路，内部没有拉高电路，给DS18B20接有电源，则需要一种上拉电阻来稳定工作，其工作电流要达到1mA。尚有若温度传感器开路或没接时，能起到上拉作用，使之为高电平，从而后续电路保护。DS18B20共三个引脚，其中DQ端是与单片机通信端，单片机驱动电流只有几十微安，为了使其工作电流达到1mA，DQ端需要接上拉电阻，所接电源为+5V，因此上拉电阻不能超过5K，该电路选取上拉电阻为4.7K，使其电流达到1mA，否则会产生较大误差。详细连接状况，如图3-3所示。图3-3 DS18B20设计图3.2.2 湿度测量模块设计湿度测量采用DHT11芯片，该芯片既能测温度也能测湿度，但其测温精度为2，也就是说当温度不不大于40时，才干满足5%精度规定，而本系统规定适当温度范畴为10-40，因此不能满足5%精度规定，故只将其作为测湿度传感器。1、湿度传感器DHT11技术性能描述(1)、相对湿度和温度测量，范畴是2090RH 、050，精度5RH、2；(2)、所有校准，数字输出；(3)、卓越长期稳定性；(4)、只需数据端接上拉电阻，无需额外部件；(5)、超长信号传播距离，信号传播距离可达20米以上；(6)、超低能耗；(7)、4引脚安装。2、DHT11设计图DHT11硬件设计也极其简朴，就只有4个引脚，其中尚有一种空脚悬空，事实上其设计与DS18B20是同样。DHT11工作电流是0.21mA之间，漏极开路，内部没有拉高电路，当输出0是就是低电平，但输出1时事实上是悬空，因此要接上拉电阻，满足电流需要，故选取上拉电阻为5K，电流为1mA ,详细设计图，如图3-4所示。图3-4 DHT11设计图3.3 单片机控制模块设计惯用单片机有诸各种：Intel8051系列、STC系列、Motorola和M68HC系列、AtmelAT89系列、台湾华邦(Winbond)W78系列、荷兰PilipsPCF80C51系列、Microchip公司系列4位单片机、台湾义隆EM-78系列等。本次设计最后选用了STC89C52单片机。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器低电压，高性能COMOS8微解决器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。单片机最小模块涉及两某些：时钟电路和复位电路。3.3.1 时钟电路设计时钟电路是计算机心脏，它控制着计算机工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU速度。当前51系列单片机都采用CMOS工艺，容许最高频率是随型号而变化，本系统采用12MHz晶振，则其一种机器周期为1us。由于本设计需要I/O口来模仿SPI时序，以及DS18B20和DHT11都需要严格时间控制，因此取整数周期，有助于时间计算。STC89C52中有一种用于构成内部振荡器高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为该放大器输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振和电容构成振荡器。外接石英晶体及电容C1、C2接在放大器反馈回路中构成并联谐振电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格规定，但电容容量大小会轻微影响振荡频率高低、振荡器工作稳定性、起振难易限度及温度稳定性，因此本设计采用12MHz晶体振荡器和30pF电容。时钟电路设计，如图3-5所示。图3-5 时钟电路设计3.3.2 复位电路设计单片机有一种复位引脚RST，它是施密特触发输入，当振荡器起振后，该引脚上浮现2个机器周期以上高电平，使器件复位，只要RST保持高电平，单片机保持复位状态，此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都输出高电平，RST上输入返回低电平后来，退出复位，单片机从初始状态开始工作。人工复位就是将一种按钮开关并联于上电复位电路，按一下开关，就在RST端就浮现一段时间高电平，虽然器件复位。由于单片机复位端有内接电阻，因此复位电路设计，如图3-6所示。图3-6 复位电路设计按下开关后，电容充电，到达稳定后，电容相称于开路，其两端电压为5V，电路时间常数为R*C，本设计取R=200、C=10uF,经计算时间常数为2ms，而两个机器周期只有2us，因此该设计完全满足规定。3.4 无线传播模块设计3.4.1 无线传播模块简介1、无线传播模块性能简介(1)、433Mhz 开放 ISM 频段免允许证使用；(2)、最高工作速率 50kbps，高效 GFSK 调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合； (3)、125 频道，满足多点通信和跳频通信需要；(4)、内置硬件 CRC 检错和点对多点通信地址控制；(5)、低功耗 1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态仅为 2.5uA； (6)、收发模式切换时间 650us；(7)、模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据，可直接接各种单片机使用，软件编程非常以便；(8)、TX Mode：在+10dBm 状况下，电流为 30mA；RX Mode：12.2mA；(9)、原则 DIP 间距接口，便于嵌入式应用。2、无线传播模块接口电路管脚阐明nRF905管脚图，如图3-7所示。图3-7 nRF905管脚图nRF905各个管脚详细阐明如表3-1所示。表3-1 nRF905管脚阐明图管脚名称管脚功能阐明1VCC电源电源+3.33.6V DC2TX_EN数字输入TX_EN= 1 TX 模式 TX_EN= 0 RX 模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接受4PWR_UP数字输入芯片上电5uCLK时钟输出本模块该脚废弃不用，向后兼容6CD数字输出载波检测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接受或发射数据完毕9MISOSPI 接口SPI 输出10MOSISPI 接口SPI 输入11SCKSPI 时钟SPI 时钟12CSNSPI 使能SPI 使能13GND地接地14GND地接地VCC 脚接电压范畴为 3.3V3.6V 之间，不能在这个区间之外，超过 3.6V 将会烧毁模块，该系统采用+3.5V电压。由于单片机上面没有 SPI ，因此该系统用IO 口模仿 SPI 。3.4.2 无线传播模块与单片机接口设计无线传播模块与单片机接口连接相应关系，如表3-2所示。表3-2 无线传播模块与单片机接口连接状况表无线模块单片机无线模块单片机TX_ENP1.7DRP1.0TRX_CEP1.6MISOP1.1PWR_UPP1.5MOSIP1.2CDP1.4SCKP3.0AMP1.3CSNP3.1无线模块与单片机连接图，如图3-8所示。图3-8 无线传播模块nRF905设计图3.5 按键选取模块设计上位机与下位机均采用了开关，下位机用是六脚锁存开关，上位机采用是四脚按钮开关。锁存开关只要按下了，就不会自动恢复，而按钮开关当人手松开按键后就会自动恢复。其详细连接图，如图3-9所示。图3-9 按键设计图图中只画了一种按键，别的按键与单片机连接详细如下：上位机中KEY1接P3.3口，KEY2接P3.4口；下位机中KEY1接P2.0口，KEY2接P2.1口。3.6 显示模块设计本系统采用动态显示，数码管为四位一体共阴，7407驱动数码管位选端，P0口接上拉电阻驱动数码管段选端。1、动态扫描数码管动态扫描显示时若采用独立一位数码管，就需要将所有数码管8个段线相应地并接在一起，并接到 STC89C52P0口，由P0口控制字段输出。而各位数码管共阴极由STC89C52P2口控制，来实现4位数码管位输出控制。而由于本系统采用四位一体数码管，自身内部就已经将每一位段选连在了一起，因此核心要控制就是位选信号。这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出字形代码，用来控制显示字形，称为段码；另一组是位输出口输出控制信号，用来选取第几位数码管工作，称为位码。由于各位数码管段线并联，段码输出对各位数码管来说都是相似。因而，在同一时刻如果各位数码管位选线都处在选通状态话，8位数码管将显示相似字符。若要各位数码管可以显示出与本位相应字符，就必要采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位位选线处在导通状态，而其他各位位选线处在关闭状态。同步，段线上输出相应位要显示字符字型码。这样在同一时刻，只有选通那一位显示出字符，而其他各位则是熄灭，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示字符。虽然这些字符是在不同步刻浮现，并且同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于数码管具备余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼视觉印象就会是持续稳定地显示。2、显示某些设计图数码管段选信号由P0口控制。当位选信号有效时，要使得哪一段亮，就必要给高电平。由于P0口是开漏输出，当输出0时为低电平，但输出1时却是悬空，因此必要接上拉电阻，使其输出为高电平。位选信号有P2.7-P2.4通过7407来驱动，当需要某一位数码管显示时，只要给相应位选端一种低电平，别的位选端给高电平，P0口给相应字型码。显示某些设计图，如图3-10所示。图3-10 显示电路设计图3、显示字符编码由图3-10接线办法，拟定字符与字型码相应表，如表3-3所示。表3-3 显示字符码编码表字符码字型码字符码字型码0EDH0.FDH128H1.38H2CBH2.DBH3ABH3.BBH42EH4.3EH5A7H5.B7H6E7H6.F7H729H7.39H8EFH8.FFH9AFH9.BFHR6FHH6EHCC5H3.7 报警电路模块设计报警电路要达到功能是，当下位机测量得到数据传播给上位机后，上位机将接受到数据与限定值相比较，如不在范畴内，就发出警报。1、蜂鸣器简介蜂鸣器是一种一体化构造电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定期器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器重要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。本系统采用压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器重要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等构成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振，输出1.52.5kHz音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。由于蜂鸣器工作电流普通比较大，以致于单片机I/O 口是无法直接驱动，因此要运用放大电路来驱动，本系统使用PNP型三极管来放大电流。2、报警电路设计发光二极管依照型号不同，其工作电压少有不同，工作电流也不同样，本系统拟定其工作电流为10mA,工作电压为1.5V，据此计算限流电阻值。计算公式为：R=(U-UF)/IF (3-2)式中UF为发光二极管工作电压，IF为工作电流。通过计算：R=（5-1.5）/10=0.35K=350 。三极管发射极电流IE=IB+IC (3-3)IC/IB (3-4)其中IB为基极电流，IC为集电极电流，IB较小，变化也较小，但会引起IC较大变化，这就是三极管放大原理，蜂鸣器驱动也正是运用此原理。其工作状况是，当接受到数据不在范畴内时，给控制口低电平，则发光二极管被点亮，蜂鸣器响起。为了区别温度超值还是湿度超值，因此需要两个发光二极管来区别，若红灯亮则温度超值，绿灯亮湿度超值。依照以上状况，选取三个I/O口作为控制口，用三极管驱动蜂鸣器。报警模块详细设计图，如图3-11所示。图3-11 报警电路设计图第4章 系统软件设计在硬件设计基本上，依照硬件设计各个模块，完毕软件设计。软件设计分为两个某些，上位机软件设计和下位机软件设计。分别简介上位机和下位机设计思路和流程。4.1 上位机设计4.1.1 上位机设计思路当需要1号下位机将测量数据传送过来时，就按下主机KEY1键，单片机就发送命令给主机无线模块nRF905，通过下位机无线模块nRF905把命令发送给1号下位机，然后将主机无线模块nRF905转换成接受模式，始终检测1号下位机与否发送数据来，若主机接受到数据，就将数据与设定范畴比较，如果超过范畴就启动警报，并显示传播过来数据和1号监测节点号，直到有键按下，判断KEY1键还是KEY2键，重复以上环节。不同是，如果是KEY2键按下，主机是把命令发送给2号下位机，并等待2号下位机返送温湿度信息值。4.1.2 上位机设计流程上位机程序流程图，如图4-1所示。图4-1 上位机软件设计流程图上位机详细执行环节如下：第一步：初始化上位机无线模块nRF905配备寄存器；第二步：运用while(1)语句进入死循环；第三步：判断KEY1键与否按下，如果按下，等待按键松开，然后进入第四步，如果KEY1键没有按下，就判断KEY2键与否按下，如果KEY2键被按下，等待KEY2键松开，就进入第五步，若果KEY2键也没按下，就重复第三步；第四步：发送命令给1号下位机，发送完毕后，等待1号下位机将温湿度信息值发送给上位机，通过DR引脚来判断，如果接受到，则DR=1，否则就始终等待接受。DR=1后来，关闭芯片接受和发送使能端，读取接受到数据。并判断与否在给定范畴内，如果温度超值则点亮红色发光二极管LED1并驱动蜂鸣器，如果湿度超值则点亮绿色发光二极管LED2并驱动蜂鸣器，如果都没有超值，则不驱动报警模块。然后点亮红色发光二极管LED3，表白是1号下位机传送来信息。如果KEY1和KEY2都为1，则显示1号下位机发送来温湿度信息值，如果KEY1=0，则重复第四步，如果KEY2=0，则第四步结束，进入第五步。第五步：发送命令给2号下位机，发送完毕后，等待2号下位机将温湿度信息值发送给上位机，通过DR引脚来判断，如果接受到，则DR=1，否则就始终等待接受。DR=1后来，关闭芯片接受和发送使能端，读取接受到数据。并判断与否在给定范畴内，如果温度超值则点亮红色发光二极管LED1并驱动蜂鸣器，如果湿度超值则点亮绿色发光二极管LED2并驱动蜂鸣器，如果都没有超值，则不驱动报警模块。然后点亮红色发光二极管LED4，表白是2号下位机传送来信息。如果KEY1和KEY2都为1，则显示2号下位机发送来温湿度信息值，如果KEY2=0，则重复第五步，如果KEY1=0，则第五步结束，进入第四步。4.1.3 无线模块软件设计1、无线模块nRF905工作方式NewMsg-RF905一共有四种工作模式，其中有两种活动RX/TX 模式和两种节电模式。 活动模式 ：ShockBurst RX 和ShockBurst TX。节电模式：掉电和SPI编程、STANDBY和 SPI编程。nRF905 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 设立来设定，如表4-1所示。表4-1 工作模式设立表PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉电和SPI 编程10XStandby和SPI 编程110ShockBurst RX111ShockBurst TX该系统中只使用了ShockBurst RX 和ShockBurst TX模式，故只简介这两种工作模式流程。ShockBurstTM收发模式下，使用片内先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速发射，这样可以尽量节能，因而，使用低速微控制器也能得到很高射频数据发射速率。与射频合同有关所有高速信号解决都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低系统费用(低速微解决器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。ShockBurstTM技术同步也减小了整个系统平均工作电流。在ShockBurstTM收发模式下，RF905自动解决字头和CRC校验码。在接受数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，当发送过程完毕后，DR引脚告知微解决器数据发射完毕。详细发送和接受流程如下。(1)、ShockBurst TX 发送流程：1). 当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，准时序把接受机地址和要发送数据送传给RF905，SPI接口速率在通信合同和器件配备时拟定；2). 微控制器置高TRX_C 和TX_EN，激发RF905ShockBurstTM发送模式；3). RF905ShockBurstTM发送： A. 射频寄存器自动启动； B. 数据打包(加字头和CRC校验码)； C. 发送数据包； D. 当数据发