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數(shù)據(jù)無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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資料類(lèi)別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電子信息工程 |
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關(guān)鍵詞
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STC89C52RC|水位|無(wú)線傳輸|nRF24L01 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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60 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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文件大小
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480K |
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發(fā)布時(shí)間
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2013-09-11 16:32:00 |
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無(wú) |
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| 發(fā)布人 |
fei62008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
數(shù)據(jù)無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，畢業(yè)論文，共62頁(yè)，22893字，附電路圖、源程序等。
前 言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可編程控制器的出現(xiàn)則是給控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。數(shù)據(jù)的采集和傳輸技術(shù)更是日新月異。
一般無(wú)線方案適用于布線繁雜或者不允許布線的場(chǎng)合，目前，藍(lán)牙技術(shù)和 Zigbee 技術(shù)已經(jīng)較為成熟的應(yīng)用在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，形成了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些芯片相對(duì)昂貴，同時(shí)在應(yīng)用中，802.15 解決方案需要做很多設(shè)計(jì)和測(cè)試工作來(lái)確保與標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，如果目標(biāo)應(yīng)用是點(diǎn)到點(diǎn)的專用鏈路，如無(wú)線鼠標(biāo)到鍵盤(pán)，這個(gè)代價(jià)就顯得毫無(wú)必要。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)用 已經(jīng)滲透到生活各個(gè)方面。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室內(nèi)，這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。在現(xiàn)實(shí)生活中，這種無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事國(guó)防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類(lèi)似于這種采集系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。凡是布線繁雜或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過(guò)無(wú)線方案來(lái)解決。為此，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無(wú)線數(shù)據(jù)通信，這樣的研究也變得更加有意義了。
現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，早期水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于工廠中，例如工廠中的大型鍋爐，必須實(shí)時(shí)的掌握鍋爐的水位，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
目前，在工業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域，都采用無(wú)線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。和 傳統(tǒng)的有線傳輸方式相比，無(wú)線傳輸具有巨大的優(yōu)越性�；诖�，本文介紹一種基于通用低功耗單片機(jī)和多信道單片收發(fā)芯片nRF2401的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的水位數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)集成 STC89C52RC單片機(jī)在低功耗應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)和nRF2401特有的多頻道。這里的的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊中的nRF2401是挪威Nordic公司推出的工作于2.4GHz ISM頻段的射頻芯片。與藍(lán)牙和 Zigbee 相比，nRF2401 射頻芯片沒(méi)有復(fù)雜的通信協(xié)議，它完全對(duì)用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信。更重要的是，nRF2401 射頻芯片比藍(lán)牙和 Zigbee 所用芯片更便宜。
整個(gè)系統(tǒng)主要分為發(fā)送和接收兩大部分，發(fā)送部分采用STC89C52RC單片機(jī)作為主控單片機(jī)，自制簡(jiǎn)易水位檢測(cè)模塊作為水位數(shù)據(jù)采集模塊，nRF24L01作為無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，加上數(shù)碼管顯示模塊，接收部分用STC89C52RC單片機(jī)作為主控單片機(jī)，nRF24L01作為無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊，經(jīng)過(guò)MAX232電平轉(zhuǎn)換后通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)給上位機(jī)實(shí)時(shí)直觀的顯示。軟件模塊包括水位數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊，數(shù)碼管顯示模塊和上位機(jī)顯示模塊。該系統(tǒng)具有成本低，功耗低，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及通信可靠等優(yōu)點(diǎn)。
本文基于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程與要求，將論文分成三部分。第一部分主要介紹了課題的研究背景、目的和意義，無(wú)線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，以及該設(shè)計(jì)的內(nèi)容及進(jìn)度時(shí)間安排。
第二部分主要介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案及各個(gè)模塊的功能說(shuō)明，介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主控芯片及本課題硬件系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，講述了各模塊的功能，也介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用的編程環(huán)境，根據(jù)系統(tǒng)的總方案，設(shè)計(jì)出程序的總流程圖，并利用C語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的程序。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及設(shè)計(jì)結(jié)果的介紹。
第三部分是對(duì)整個(gè)論文的總結(jié)與展望，給出了參考文獻(xiàn)和程序附錄。
本論文內(nèi)容上全面的介紹了無(wú)線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，既有硬件部分的設(shè)計(jì)介紹，又有軟件部分的介紹，及其系統(tǒng)測(cè)試部分的講解，最后又有源代碼程序。
本文編寫(xiě)過(guò)程中得到老師的指導(dǎo)與幫助，并提出了許多改進(jìn)建議，在此表示衷心感謝。由于本人水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，望批評(píng)指正。
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 課題的背景與意義 1
1.2本課題研究狀況及趨勢(shì) 2
1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及計(jì)劃 2
1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排 3
第2章 系統(tǒng)總體方案 4
2.1 系統(tǒng)分析及總體設(shè)計(jì) 4
2.2 系統(tǒng)功能模塊的劃分說(shuō)明 4
2.3 系統(tǒng)工作流程 5
2.4 本章小結(jié) 6
第3章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7
3.1 硬件設(shè)計(jì)方案 7
3.1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成 7
3.1.2 主控芯片的介紹 7
3.2 主控制模塊(STC89C52RC最小系統(tǒng)) 8
3.2.1程序下載及串口電路 8
3.2.2按鍵及警報(bào)燈電路設(shè)計(jì) 10
3.2.3 復(fù)位電路 10
3.2.4 晶振電路 10
3.2.5 電源電路 11
3.3 引腳分配 11
3.3.1 數(shù)據(jù)發(fā)射子系統(tǒng) 11
3.3.2 數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng) 12
3.4 水位數(shù)據(jù)采集模塊 12
3.4.1水位數(shù)據(jù)采集方案 12
3.4.2 水位數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) 13
3.5 無(wú)線收發(fā)模塊 14
3.5.2 引腳功能及描述 15
3.5.3 工作模式 16
3.5.4工作原理 16
3.5.5 配置字 17
3.5.6 SPI 接口與指令 18
3.6 數(shù)據(jù)顯示模塊 19
3.6.1 數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示 19
3.6.2 上位機(jī)的數(shù)據(jù)顯示 19
3.7 本章小結(jié) 21
第4章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22
4.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 22
4.2 部分軟件設(shè)計(jì) 23
4.2.1 水位數(shù)據(jù)檢測(cè) 23
4.2.2 無(wú)線通信的數(shù)據(jù)格式 24
4.2.3無(wú)線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì) 27
4.2.4無(wú)線接收模塊軟件設(shè)計(jì) 27
4.2.5顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 28
4.2.6按鍵與警報(bào)模塊軟件設(shè)計(jì) 31
4.3軟件的總體設(shè)計(jì) 32
4.3.1 發(fā)送部分 32
4.3.2接收部分 33
4.4 本章小結(jié) 33
第5章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 34
5.1 調(diào)試步驟 34
5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果 34
5.3本章小結(jié) 37
第6章 結(jié)論與展望 38
參考文獻(xiàn) 40
致 謝 42
附 錄 43
摘 要
數(shù)據(jù)收集監(jiān)測(cè)在日常生活、工作和工程實(shí)踐中具有重要的應(yīng)用。隨著生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是工業(yè)還是農(nóng)業(yè)或者是日常生活中對(duì)數(shù)據(jù)收集監(jiān)測(cè)的要求越來(lái)越高。不僅要做到低耗，還要求進(jìn)行一定距離的傳輸。
基于這點(diǎn)本次設(shè)計(jì)選擇了STC89C52RC作為主控芯片，工作場(chǎng)所的水位采集用到了是自制簡(jiǎn)易水位傳感器，最后采用nRF24L01模塊對(duì)采集到的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸，從而打破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸操作受到距離限制的缺陷。然后經(jīng)過(guò)接收部分的nRF24L01模塊的數(shù)據(jù)接收，再通過(guò)串口把數(shù)據(jù)發(fā)給上位機(jī)并顯示。在經(jīng)過(guò)軟硬件測(cè)試后，本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了用水位傳感器采集水位數(shù)據(jù)并可以在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)碼管上顯示出來(lái)，用nRF24L01進(jìn)行一定距離傳輸后在接收端通過(guò)串口把數(shù)據(jù)送到上位機(jī)實(shí)時(shí)、直觀顯示出來(lái)的模型。傳輸距離﹥30m，水位范圍達(dá)到0至13cm。
關(guān)鍵詞: STC89C52RC，水位，無(wú)線傳輸，nRF24L01
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