基于單片機(jī)的無線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)方式中，對大型倉庫、博物館等無人環(huán)境的數(shù)據(jù)采集費(fèi)時費(fèi)力、效率低下，且實(shí)時性差，隨機(jī)性大?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了自動檢測系統(tǒng)的發(fā)展，而利用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對無人環(huán)境的監(jiān)測更是未來電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢。造價低廉、使用方便的單片機(jī)在小型控制系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。凌陽公司推出的16位單片機(jī)SPCE061A處理速度快，獨(dú)具語音識別的特色功能，是用作系統(tǒng)控制核心的理想選擇;而傳輸速率高、成本低、功耗小的nRF24L01無線模塊也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無線通信的最佳選擇。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)分為主控端與監(jiān)測端，通過無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，核心部分是需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的主控端。主控端以SPCE061A單片機(jī)為控制核心，通過nRF24L01模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，以12864液晶模塊作為數(shù)據(jù)顯示的平臺。監(jiān)測端采用8位的AT89S52單片機(jī)作為控制核心。使用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)。監(jiān)測端還設(shè)計(jì)有繼電器電路，可以模擬在溫度超過警戒值時自動打開 房間空調(diào)制冷。圖1為系統(tǒng)整體框架圖。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 微處理模塊設(shè)計(jì)

主控端微處理器選用凌陽公司推出的SPCE061A單片機(jī)。SPCE061A是一款16位的微處理器，運(yùn)算速度快，非常適合處理復(fù)雜的數(shù)字信號。CPU工作電壓VDD 為 2.4~3.6V，CPU 時鐘頻率范圍為0.32~49.152MHz，內(nèi)置2K字SRAM以及32K字FLASH;具有2 個 16 位可編程定時器/計(jì)數(shù)器(可自動預(yù)置初始計(jì)數(shù)值);2個10位DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換)輸出通道;32 位通用可編程輸入/輸出端口;具備觸鍵喚醒的功能;7通道10位電壓模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器;聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)功能;具備串行設(shè)備接口;具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能;內(nèi)置在線仿真電路ICE(In-Circuit Emulator)接口;具有保密功能;具有看門狗功能。圖2為SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖;圖3為SPCE061A引腳圖。

圖2 SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖3 SPCE061A引腳圖

監(jiān)測端微處理器選用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)。AT89S52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，片內(nèi)晶振及時鐘電路，最高工作頻率可達(dá)33MHZ;內(nèi)部集成看門狗定時器，全雙工UART串行口，6個中斷源，3個16位定時器/計(jì)數(shù)器。圖4為AT89S52單片機(jī)引腳及其最小系統(tǒng)圖。

圖4 AT89S52單片機(jī)引腳及其最小系統(tǒng)