无线环境监测模拟装置(完整版)

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1方案设计.. (1)1.1理论分析 (2)1.2设计方案论证与选择 (2)1.2.1探测点和控制终端处理器的选择 (2)1.2.2无线收发芯片的选择 (2)1.2.3温度传感的选择 (3)1.2.4光电传感的选择 (3)1.2.5 显示器件的选择 (3)1.3整体系统设计框图 (4)2各模块的硬件设计与核心电路 (5)2.1自制无线收发电路 (5)2.1.1无线发射电路 (5)2.1.2 无线接收电路 (5)2.2传感模块 (8)3 DS18B20无线收发模块程序流程图 (8)参考文献： (11)附录1 完整电路图 (12)附录2实物图照片 (13)附录3 软件程序源代码 (15)2009年全国大学生电子设计竞赛试题无线环境监测装置摘要：本系统是由单片机AT89C52作为主控芯片，选用DS18B20作为环境的温度采集芯片，以及用光电传感器对周围环境的光照进行探测。

把DS18B20采集回的当前环境下的温度数据和光电传感器采集回来的光照情况的数据传送给探测点的AT89C52,进行相关的数据处理。

然后把信息通过无线发射模块传送给控制终端的无线接收模块。

在控制终端把接收回来的数据经过主控芯片AT89C52进行处理。

然后传送给LCD12864，对探测点的温度和光照情况进行实时显示。

经过测试，自制的无线收发模块，其无线传输载波频率为27MHZ 完全符合要求，探测时延在2s以内，天线与探测点的距离在50厘米以上，有比较好的数据传输功能。

温度数据经过编码后通过无线传输的精度控制在1摄氏度以内。

整个系统基本上达到了设计要求。

关键字：单片机AT89C51,无线发射，无线接收，DS18B20，LCD12864。

Abstact:This system uses the AT89C52 microcontroller as the master chip, chosing DS18B20 as the environmental temperature collecting chips and using the photoelectric sensors to detect the ambient light. The temperature data from DS18B20 and the data from the optical sensors, about the current environment, are transmitted to the AT89C52.Then the associated data is processed. And the processed data is transmited to the control terminal of the wireless receiver module through the wireless transmitter module.In the control terminal, the received data is processed by the master chip AT89C52 and then send it to LCD12864. Lastly the detection point temperature and light conditions in is real-time displayed.Test proves that the self-produce wireless transceiver module is accurate, the wireless carrier frequency of 27MHZ fully comply with the requirement and the detect delay is 2 s or less. The distance between the antenna and the detection point is 50 cm or more.This proves that transmission capability is fine. The precision of temperature data encoded through wireless transmission is 1 degrees. All prove that the system meets the design requirements fully.Keywords: SCM AT89C51, wireless transmitters, wireless receivers, DS18B20, LCD12864.1方案设计1.1理论分析整个系统分为三个部分，两个探测点，和一个监测终端。

探测点是对所处环境的温度和光照进行信号采集和数据处理。

所以我们可以应用温度传感器和光电传感器对探测点环境的温度和光照情况进行数据采集。

然后我们可以利用单片机对数据进行相关的处理。

再经过无线发射模块把信息反馈到监测终端的无线接收模块，然后把信息，传给监测终端的中央处理器。

在监测终端把探测点的温度和光照情况进行实时显示。

同样，在监测终端可以发送相关的命令对探测点进行相关的操作。

1.2设计方案论证与选择1.2.1探测点和控制终端处理器的选择方案1：采用我们常用和熟悉的单片机A T89C52,作为数据处理芯片。

AT89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容。

价格比较低廉。

方案2：采用FPGA作为控制和数据处理器。

虽然FAPGA在数据传输和处理的速度上要快点。

但是，其用作无线先收发控制，软件实现相对较复杂。

并且，价格要昂贵很多。

比较上面两种方案，显然方案1完全能够满足我们的要求且性价比比较高。

因此，我们选择AT89C52单片机作为我们的数据处理芯片。

1.2.2无线收发芯片的选择方案1：采用NRF905作为我们无线收发芯片。

此种无线收发芯片电路性能比较好，价格也比较便宜。

但是，其传输频率为433/868/915MHz3个ISM频道。

而设计要求自制模块，并且，传输频率在30MHZ以内。

方案2：采用SM6136/SM6135作为无线收发控制芯片，自己制作无线收发模块。

SM6136/SM6135制作的无线收发模块传输频率为27MHZ。

比较两种方案结合设计要求显然方案1不可取。

所以，我们采用方案2。

1.2.3温度传感的选择方案1：我们采用热敏电阻自制温度传感器。

这样价格虽然比价便宜。

但是，外围电路相对比较复杂。

并且，精度不高。

可能无法达设计要求。

方案2：采用美国DALLAS公司推出的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，其测温范围为-55~125。

C,最高分辨率可达0.0625摄氏度。

DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，有低成本和易使用的特点。

价格也不贵。

比较以上两种方案，结合设计要求，我们最终采用了DS18B20作为温度传感器。

1.2.4光电传感的选择方案1 采用光敏电阻，自己制作一个简单的光电传感器。

其外围电路简单，但是精度不高。

不过，设计只要求检查探测点的光的有无。

所以，利用光敏电阻自制的光电传感完全符合设计要求。

方案2：购买光电传感器。

虽然其探测精度要高，但是，性价比不高。

比较以上两种方案，结合设计要求。

最终我们选择方案1，利用光敏电阻自己制作光电传感。

1.2.5 显示器件的选择方案1：采用LCD1602作为输出显示。

优点：显示程序比较简单，价格便宜。

缺点：不能显示汉字，只能用相关字符代替。

不能很好的显示出相关的信息。

方案2：采用带字库的LCD12864.作为输出显示。

优点：显示屏幕相对比较大，显示信息相对比较丰富，能够很好的显示出汉字，图文。

缺点：输出的显示程序部分，相对繁多一点。

价格相对贵一点。

比较两种方案，结合多功能万年历的需要，我们选择带字库的LCD12864作为显示输出更好。

1.3整体系统设计框图整个系统的工作情况是在探测点通过DS18B20进行温度采集和光电传感模块进行光照信息采集。

然后把采集回来的信息传送给探测点的处理芯片AT89C52。

处理芯片对数据进行相关的处理以后再把信息传递给无线发射模块，在监测终端利用无线接收模块接收探测点发射过来的信息。

然后把信息传递给监测终端的主控芯片。

主控芯片对数据进行处理后再送给显示模块对探测点的环境情况进行实时显示。

同时在监控终端也可以给探测点发送命令然后探测点进行相关的操作。

图1 整体系统框图2各模块的硬件设计与核心电路2.1自制无线收发电路2.1.1无线发射电路探测点的无线发送电路。

此电路我们采用了SM6136芯片，作为无线发射的控制芯片。

其引脚图如如2所示。

SM1636是一种在生活中比较常见和常用的芯片广泛应用与遥控玩具，无线数据传输等。

无线发射电路图及SM6136芯片引脚图如图2所示。

自制PCB板图如图3所示图2 自制无线发射电路图及SM1636 的引脚图2.1.2 无线接收电路控制终端接收探测点传过来的数据的无线接收电路。

在此电路中我们所采用2.2传感模块我们所采用的温度传感器是由美国DALLAS公司推出的智能温度传感器DS18B20作为检测元件，其测温范围为-55~125。

C,最高分辨率可达0.0625摄氏度。

DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，有低成本和易使用的特点。

其电路图如图6所示。

系统的光电传感部分我们是利用光电三极管，搭建的简易光电传感器。

其电路图如图7所示。

图6 温度传感电路图电路图3 DS18B20流程图DS18B20流程图如图8所示在读出时必须进行CRC校验，的改写。

温度计算子程序是将RAM中读取值进行BCD码的转换运算。

其算法如下：table1[0]=temp_buf/100+0x30;table1[1]=temp_buf/100%10+0x30table1[2]=temp_buf/10%10+0x30;无线收发子程序分为数据读取，数据编码，数据传输判断。