水位遙測系統最終版

1、 畢 業(yè) 設 計 論 文題 目： 水位遙測自控系統 學 院： 河南城建學院 專 業(yè)： 自動化 姓 名： 閆佐明 學 號： 0924092159 指導老師： 邢廣成 完成時間： 2013年6月5日 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要摘 要 本系統以AT89S51單片機為主控單元，通過電容傳感器和液位變送器實現液位實時數據的檢測和自動控制。系統分主控站與測控站，通過主控站的鍵盤可以實現對測控站的水位上下限的控制和顯示。主控站與測控站之間的無線實時數據傳輸的解決方案采用廣泛應用于無線抄表、工業(yè)數據采集系統和水文氣象監(jiān)控等領域的無線通信芯片nRF905組成無線高速數據收發(fā)模塊。系統實現對所監(jiān)控水位

2、的短矩離無線測量與自動控制，利用GFSK實現數據高速傳送以及較低的功耗。從測控站傳送過來的數據通過人性化人機交換界面SMS0501E3實現數據的實時數據顯示以及實現相應的報警提示。本系統通過單片機串口與電腦串口的通訊功能和利用互聯網可以實現水位的遠程測量與自動控制，這對江河水位的實時監(jiān)控非常實用。本系統可能通過簡單地調整就可以移植到其它物位系統與無線抄表系統，非常有研究價值。結果表明，該系統具有有性價比高、操作簡便、可視化操作等優(yōu)點.關鍵字：AT89S51單片機, nRF905, 電容傳感器河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRCT ABSTRCT This system with AT

3、89S51 as the main control unit, through the capacitance sensor and the liquid level transmitter data level in real-time detection and automatic control. System master control station and control stations, through the keyboard master station can realize to the observation of water level lower limit o

4、n the control and display. Master station and the solution of wireless real-time data transmission between control stations are widely used in the wireless meter reading, industrial data collection system and hydrologic meteorological monitoring in areas such as wireless communication chip nRF905 wi

5、reless high-speed data transceiver module. System for monitoring water level by a short moment away from the wireless measurement and automatic control, using the GFSK realize high speed data transmission and low power consumption. From control stations transmit data through the humanized human-comp

6、uter interface SMS0501E3 to realize data exchange of real-time data display and realize the corresponding alarm prompt. This system through the microcontroller serial port and computer serial communication function and the use of the Internet can realize remote measurement and automatic control of w

7、ater level, the real-time monitoring of the water level in the river is very practical. May by simply adjusting the system can be transplanted to other level systems and wireless meter reading system, great research value. Results show that the system has high cost-effective, easy operation, visual

8、operation, etc. Key words: capacitance sensor automatic control I河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 目錄目錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1 研究的目的和意義11.2 國內外水位測量的發(fā)展21.3 水位測量的優(yōu)缺點31.4 課題的主要工作3第2章 設計思路與方案42.1 系統總體結構設計42.2 系統設計思路42.2.1 水位測量方案42.2.2 遠程數據傳輸方案5第3章 硬件設計73.1 單片機的概述73.2 水位測量電路的設計103.2.1工作原理103.2.2水位測量電路113.3 無線傳輸模塊的設計113

9、.3.1 NRF905工作原理113.3.2 NRF905電氣特性123.3.3 NRF905接口電路及管腳說明133.3.4 無線傳輸模塊143.4 顯示電路設計143.4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的概述153.4.2 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術參數153.4.3 SMS0501E3 液晶顯示模塊的接口電路153.44顯示電路163.5 報警電路的設計163.6 閥門控制電路設計173.7 其他電路183.8 本章小節(jié)19第4章 軟件設計204.1 主電路的軟件設計214.2 水位測量軟件設計224.3 數碼管顯示軟件設計244.4 無線數據傳輸軟件設計264.4.

10、1 ShockBurst TX 發(fā)送流程27I4.4.2 ShockBurst RX 接收流程284.4.3 節(jié)能模式284.5 本章小結29第5章 系統仿真305.1程序編譯和加載305.2系統仿真305.3系統仿真結果分析32總 結33致 謝35II河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第1章 緒論第1章 緒 論1.1 研究的目的和意義在社會經濟飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎設施之一。任何時候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質是

11、對給水系統提出的基本要求。就目前而言，多數工業(yè)、生活供水系統都采用水塔、頂層水箱等作為基本儲水設備，由一級或二級水泵從地下市政水管補給。因此，如何建立一個可靠安全、又易于維護的給水系統是值得我們研究的課題。水位自動測報系統屬于應用現代遙測、通信、計算機技術，是完成江河流域降雨量、蒸發(fā)量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量（流速）、風向風速、水質、閘壩的閘門開度、滲壓、土壤墑情等數據的實時采集、報送和處理應用的信息系統，屬于非工程性防洪措施。它能將某一流域或區(qū)域內的水文氣象、水資源信息在短時間內傳遞至決策機構，以便進行洪水預報和水資源優(yōu)化調度，減少水害損失，提高水資源的利用率，可以產生巨大的社會效益和

12、經濟效益。水位自動測報系統多用在重點防洪地區(qū)及大型水利工程上，特別是在流域性、區(qū)域性的水位數據采集、傳輸和處理、 應用的自動化方面起到了積極作用。水位自動測報系統包括三種工作制式：自報式、查詢應答式 和混合式。（1）自報式工作制式：在遙測站設備控制下每當被測參數發(fā)生一個規(guī)定的增 減量變化或按設定的時間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數據，接收端的數據接收設備始終處于值守狀態(tài)。現在已經對傳統的自報式工作制式進行了改進，使自報式工作制式有了較大發(fā)展。改進后自報式也是雙向通信方式，不是過去的純單向工作方式。在遙測站設備控制下每當被測參數發(fā)生一個規(guī)定的增減量變化或按設定的時間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數

13、據，中心站收到數據后，給遙測站發(fā)送“確認”信息，告知遙測站這組數據接收正確或是接收錯誤。自報式只有采用“確認”機制，才可以實現雙信道的自動切換。（2）查詢應答式：由中心站自動定時巡測或隨機呼叫遙測站，遙測站響應中心站的查詢指令，將所采集的數據發(fā)送給中心站。定時自動巡測的時間間隔可根據數據處理和預報作業(yè)的需要確定。（3）混合式：系統兼容自報式和查詢應答式兩種工作制式。 現在被廣泛運用。特別是采用公網組網（包括VSAT）的水文自動測報系統，為了保證數據的時效性，又節(jié)省運行費用，采用混合式工作制式組 網比較合理。在汛情不緊張、數據量小的時間段內用查詢應答式；當出現暴雨或水位變化較快時以自報方式加報。

14、隨著無線通信技術的發(fā)展,遙測及遙控技術已經深入人們的生活與工作當中,在工業(yè)與生活中水位的測量與控制是經常要測控的一個因素。儀器自動一體化，短距離無線抄表技術已經成為下一代無線技術發(fā)展的一個重要分支。應此勢要求，本設計就以一水位遙測自動控制系統，對于無線技術的研究只是作個拋磚引玉。1.2 國內外水位測量的發(fā)展我國的水位自動測報系統從70年代末起步，在浙江省浦陽江流域首先應用。80年代初期為引進階段，先后在淮河王家壩區(qū)間、長江流域漢江丹江口水庫、黃河的三門峽至花園口建成進口設備的水情自動測報系統。1985年以后為國產設備研制、定型階段，有淮河正陽關以上流域水位自動測報系統、黃河流域陸渾小區(qū)自報式水

15、情自動測報系統、長江流域漢江的黃龍灘水庫水情自動測報系統等。90年代后為推廣應用階段。從上世紀90年代以來，隨著現代科技的飛速發(fā)展，越來越多的新技術運用于各行各業(yè)，人們對信息傳遞的要求越來越高，尤其是在水文監(jiān)測方面。以長江上游為例，該區(qū)域以山區(qū)性河流為主，有三大暴雨中心，災害性洪水較多。測報系統除了為國家防總、重慶市防汛辦、長江防總、三峽工程及沿江省、地、市的46個防汛部門提供水情信息外，還為航運、航道、供水、港務、碼頭等70余個企事業(yè)單位提供水情服務。在這些大量的監(jiān)測、預報任務中，原始數據的實時傳輸并匯總上報是一大難題。為了提高水文監(jiān)測預報的實時性、可靠性，采用先進科技手段對現有水文監(jiān)測管理

16、進行系統改造已勢在必行。根據水文自動測報系統規(guī)模和性質的不同，可將其分為水文自動測報基本系統和水文自動測報網兩部分。水文自動測報基本系統由中心站、遙測站（包括監(jiān)測站）、通信系統（包括中繼站）組成。水位自動測報網是通過計算機的標準接口和各種信道，把若干個基本系統連接起來，組成進行數據交換共享的水文自動測報網絡。1.3 水位測量的優(yōu)缺點水位控制在日常生活及工業(yè)領域中應用相當廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測是由人工完成的，值班人員全天候地對水位的變化進行監(jiān)測，用有線電話及時把水位變化情況報知主控室。然后主控室再開動電機進行給排水。很顯然上述重復性的工作無論從人員、時

17、間和資金上都將造成很大的浪費。同時也容易出差錯。因此急需一種能自動檢測水位，并根據水位變化的情況自動調節(jié)的自動控制系統。水塔很高，水位高低位不便于觀察，水多會溢出來，可用以下方法來解決這個問題，改進供水裝置就能實現供水自動化，供水系統中的水塔和高位水池等設備由于所處地勢高，上下極為不便，有時水即將用完也不知道，造成需用水時卻無水可用的情況。此外，在向池中注入水的過程中，由于不知道水位的情況，也就無法控制注水量的多少，這會嚴重影響正常的工作效率。為此需要對水位進行自動顯示、監(jiān)測和報警。傳統的水位檢測系統一般通過有線方式與監(jiān)控中心取得聯系，這種方式不但維護起來困難，而且在很大程度上限制了其在時空上

18、的拓展性。1.4 課題的主要工作本研究的主要內容是設計一種利用單片機的無線測量和自動控制系統。不需要架設電纜，而且可以實現水位的遠程自動控制和遙測。采用無線傳輸模塊與單片機構成的系統則能夠解決以上的問題。通過單片機可以很方便的實現水位的顯示功能，還可以通過這種無線通信的方式以實現遠程終端監(jiān)控和報警的功能。此外,這次設計還有以下任務:（1）通過這次課程設計，加深對單片機理論方面的理解。（2）掌握單片機的內部模塊的應用，如中斷、控制、I/O口、串行口通訊等。（3）了解和掌握單片機應用系統的軟硬件設計過程、方法及實現，為以后設計和實現單片器應用系統打下良好基礎。（4）通過簡單的設計，了解必須提交的各

19、項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。2河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第2章 設計思路與方案第2章 設計思路與方案 2.1 系統總體結構設計水位遙測自控裝置從功能上看需要實現以下幾點：水位的測量，水位信息的遠程傳輸，水位的自動控制。系統由水位測量模塊、無線發(fā)送接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、報警模塊、閥門控制模塊和鍵盤模塊組成，總體結構框圖如圖2.1所示。圖2.1 水位遙測自控系統結構框圖水位測量模塊測量出水位信息，由微控制器將水位信息寫入無線數據發(fā)送裝置，無線數據接收裝置接收到的水位信息通過微控制器進行顯示，當接收到的數據超過警戒水位的上限或低于警戒水位的下

20、線時，微控制器控制報警模塊及閥門控制模塊進行相應的動作。2.2 系統設計思路水位遙測自控系統設計方案的選擇主要包括兩方面：水位測量方案的選擇和遠程數據傳輸方案的選擇。2.2.1 水位測量方案方案1：壓力傳感器壓力傳感器測量水位原理：不同的水位產生凈水壓強是不同的，測量出水壓，就可以計算出水位值。一般選擇輸出信號為420mA。水質對采集精度的影響：投入壓力傳感器是通過測量水的靜壓力來間接的測量水位，其基準是以凈水壓力來核算的，在多泥沙的水質中，必須考慮水質對水位值的影響，一般要根據實際情況設定一個水質系數進行彌補。 實際水位值=測量水位值*水質系數（水質系數小于等于1） 方案2：電容傳感器運用兩

21、根一端封閉的導線，將距離固定制作成簡單的平行板電容器即電容傳感器。水位的變化直接影響導線間的介質多少變化，從而引起電容值的變化。一般，電容的計算公式如式2.2。C=Q/U 平行板電容器的電容：理論和實驗表明，平行板電容器的電容C跟介電常數成正比，跟正對面積成反比，跟極板間的距離d成反比，有式2.3。C=S/4kd 式2.3中：k為靜電力常量，介電常數由兩極板之間介質決定，圓周率3.1415926。方案2與方案1比較：一般工農業(yè)上進行水位測試的裝置多采用方案1的壓力傳感器，然而對于本次的設計，方案2的電容傳感器相比之下更經濟，可操作性更強，更能達到現場模擬的目的，因此傳感器采用方案2。為提高水位

22、測量的精度，一般要對數據進行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：（1）取平均值：同時采集多個值，取其平均值作為實際的數據。（2）一階滯后濾波法 ：一般取a=01。 本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果 2.2.2 遠程數據傳輸方案方案1： GSM無線短信芯片GSM無線短信模塊G100A是由北京捷麥公司推出的，該模塊采用全SMT組裝，工藝先進、可靠性高，工作電壓范圍為515 v。其內置的德國西門子公司GSM模塊TC35使得模塊操作簡單，無須學習復雜的GSM模塊AT指令集。G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半雙工三種形式，標準配置為RS232。采用GSM模塊與單片

23、機構成的系統通過單片機的并行I0口可以很方便的實現水位的顯示功能。現有的GSM網絡在全國范圍內實現了聯網和漫游，采用GSM模塊時，就可以通過一種無線通信的方式以實現遠程終端監(jiān)控和報警的功能。方案2：無線收發(fā)器nRF905NRF905無線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節(jié)器組成，可以通過一種無線通信的方式實現遠程終端監(jiān)控和報警的功能。單片的NRF905可以實現無線接收和發(fā)送功能，它具有低功耗ShockBurst模式，工作電源電壓范圍1.9-3.6V。NRF905無線收發(fā)器用戶無需另外組網

24、，為客戶節(jié)省了昂貴的建網費用和維護費用。方案2與方案1比較：方案1的GSM模塊受到網絡信號的限制，對于一些信號強度較弱的區(qū)域，同時受到通信協議等各方面因素的限制，無法保證正常工作。方案2的nRF905模塊更方便應用于本次設計，因此本設計無線傳輸方案選擇方案2。6河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第3章 硬件設計河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第3章 硬件設計第3章 硬件設計根據設計要求，采用STC89C52單片機為核心的智能控制器系統的硬件接口電路包括：控制器實時時鐘接口電路、水位測量電路、無線傳輸接口電路、報警電路、顯示接口電路以及繼電器輸出接口電路等。其中STC89C52為核心控制器件，

25、水位測量運用電容傳感器及555頻率計算器組成，無線傳輸運用NRF905模塊，數碼管為顯示器件，繼電器為控制器件。下面將對各個電路與其核心器件的工作原理做詳細介紹。3.1 單片機的概述我們選用STC89C52作為我們的控制芯片其引腳圖如3.2.1（1） 89C52是INTEL公司MCS-52系列單片機中最基本的產品，它采用NTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-52的HCMOS產品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了MCS-48單片機的體系結構和指令系統.（2） 89C52的封裝 89C52的封裝如圖 圖3.2.1ST

26、C89C52引腳圖 圖3.2.2 89C52封裝圖（3） STC89C52各引腳功能及管腳電壓概述：STCAT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC

27、（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義。P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8 個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（

28、吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時/計數器2 的外部計數輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），Flash 編程和程序校驗期間，P1 接收低8 位地址。 P2 口是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入

29、口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。 在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內容。Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（I

30、IL）。 P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST是復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG是指當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 如有必要，可通過對

31、特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE 禁止位無效。 程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 外部訪問允許（EA/VPP）。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程

32、，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。 XTAL1是振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器在AT89C52 片內存儲器中，80H-FFH 共128 個單元為特殊功能寄存器（SFE）。 并非所有的地址都被定義，從80HFFH 共128 個字節(jié)只有一部分被定義，還有相當一部分沒有定義。對沒有定義的 單元讀寫將是無效的，讀出的數值將不確定，而寫入的數據也將丟失。不應將

33、數據“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復位后這些單 元數值總是“0”。 AT89C52除了與AT89C51所有的定時/計數器0 和定時/計數器1 外，還增加了一個定時/計數器2。定時/計數器2 的控制和狀態(tài)位位于T2CON和T2MOD，寄存器對（RCAO2H、RCAP2L）是定時器2 在16 位捕獲方式或16 位自動重裝載方式下的捕獲/自動重裝載寄存器。3.2 水位測量電路的設計水位測量電路由簡單的電容傳感器和ICM7555定時器構成。3.2.1工作原理當水位變化時，電容傳感器的電容值發(fā)生變化，電容傳感器的電容變化輸入ICM7555定時器電路，I

34、CM7555輸出相應的頻率。電容傳感器的電容值與ICM7555輸出頻率值的轉換關系如式3.1。 3.2.2水位測量電路圖3.4 水位測量電路原理圖通過三極管Q6來控制ICM7555的電源供給，使單片機能自由控制其頻率的輸出，更有利于對頻率的測量和系統的穩(wěn)定性控制。其中R26為三極管Q6基極的限流電阻。為了盡量的減小輸入干擾及其保護ICM7555，則在輸入端串接電容C23和C24。3.3 無線傳輸模塊的設計3.3.1 NRF905工作原理nRF905是單片工作在433/868/915MHZ頻段的無線收發(fā)器，由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體振蕩器和一個調節(jié)

35、器組成11。ShockBurst工作模式的特點是自動產生前導碼和CRC?？梢院苋菀淄ㄟ^SPI接口進行編程配置。電流消耗很低，在發(fā)射功率為-10Bm時，發(fā)射電流為11mA，接收電流為12.5mA。進入POWERDOWN模式可以很容易實現節(jié)電。快速參考數據如表3.1。表3.1 nRF905快速參考數據參數數值單位最低工作電壓1.9V最大發(fā)射功率10dBm最大數據傳輸率曼切斯特編碼50kbps輸出功率為-10 dBm 時工作電流9mA接收模式時工作電流12.5mA溫度范圍-40 to +85典型靈敏度-100dBmPOWERDOWN 模式時工作電流2.5uA3.3.2 NRF905電氣特性nRF90

36、5 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖如圖3.5：圖3.5 nRF905 32L QFN 5*5封裝管腳分布圖nRF905的電氣特性如下：（1）輸出頻率4MHZ，外部時鐘腳負載為5pf，晶體為4MHZ（2）晶體為4MHZ（3）POWERDOWN 模式時SPI 時鐘為1MHZ（4）工作在433/868/915MHZ的ISM頻段（5）晶體頻率有5種不同取值（4、8、12、16、20MHZ）（6）通道寬度和通道間隔為200KHZ3.3.3 NRF905接口電路及管腳說明nRF905芯片管腳說明如表3.2。 表3.2 nRF905芯片管腳說明管腳名稱管腳功能說明1TRX_CE數字輸入使能芯片發(fā)射或接

37、收2PWR_UP數字輸入芯片上電3uPCL K時鐘輸出由晶體震蕩器分頻的輸出時鐘4VDD電源電源+3V DC5VSS電源地0V6CD數字輸出載波檢測7AM數字輸出地址匹配8DR數字輸出接收或發(fā)射數據完成9VSS電源地0V10MISOSPI 接 口SPI 輸出11MOSISPI 接 口SPI 輸入12SCKSPI 時鐘SPI 時鐘13CSNSPI 使能SPI 使能14XC1模擬輸入晶體震蕩器1 腳/外部時鐘輸入腳15XC2模擬輸出晶體震蕩器2 腳16VSS電源地0V17VDD電源電源+3V DC18VSS電源地0V19VDD_PA電源輸出給nRF905 功率放大器提供的+1 .8V 電源20AN

38、T1射頻輸出天線接口121ANT2射頻輸出天線接口222VSS電源地0V23IREF模擬輸入參考電流24VSS電源地0V25VDD電源電源+3V DC26VSS電源地0V27VSS電源地0V28VSS電源地0V29VSS電源地0V30VSS電源地0V31DVDD_1V2電源藕和的低壓正數字電源輸出32TX_EN數字輸入TX_EN= 1 TX 模式 TX_ EN= 0 RX 模式nRF905的接口電路如圖3.6所示。圖3.6 nRF905接口電路3.3.4 無線傳輸模塊圖3.7 無線傳輸模塊原理圖nRF905模塊的所有管腳都直接與單片機管腳相連。為了提供更穩(wěn)定的電源，在電源端并聯一個儲能電容C1

39、8。3.4 顯示電路設計3.4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的概述SMS0501E3 數碼筆段型液晶顯示模塊(LCM)，采用數碼筆段型液晶顯示器(LCD)，可顯示 5 位數字及 3 個小數點，寬電壓工作范圍，微功耗，高亮發(fā)光管側背光，與 MCU 單片機采用二線式串口連接，廣泛應用于手持式儀器儀表，智能顯示儀表。 3.4.2 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術參數 表3.4 SMS0501E3液晶顯示模塊的主要技術參數項目參數項目參數顯示容量5 位數字+3 個小數點模塊工作電壓2.75.5V背光源顏色藍色工作電流300uA(5.0V)不含背光源工作電壓電流3.0V,20mA字高12

40、.0mm環(huán)境相對濕度8); command_buffer3=(0X20+command_buffer1+command_buffer2); void interrupt VectorNumber_Vtpm1ovf timer() TPM1SC = TPM1SC; TPM1SC_TOF=0; timer_num+;void interrupt VectorNumber_Vtpm1ch2 input() TPM1C2SC_CH2F=0; if(input_num=1) input_f=TPM1CNT; timer_num=0; if(input_num=2) input_s=TPM1CNT; in

41、put_num=0; subTemp=timer_num*6250+input_s-input_f; input_num+;4.3 數碼管顯示軟件設計SMS0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表如表4.1所示。表4.1 SMS0501E3 液晶顯示模塊的地址映射表LCDBUFD7D6D5D4D3D2D1D00C1X0D1E1B1A1F1G11C2H2D2E2B2A2F2G22C3H3D3E3B3A3F3G33C4H4D4E4B4A4F4G44C5X0D5E5B5A5F5G5數碼管依次對百位，十位，個位進行顯示。數碼管顯示子程序如圖4.3所示。以下是SMS0501程序：unsigned char

42、 LCD_table12=0x41, 0x77, 0xc2, 0x52, / 0, 1, 2, 30x74, 0x58, 0x48, 0x73, / 4, 5, 6, 7 0x40, 0x50, 0xff, 0xfe, / 8, 9, , - ;void Init_LCD() PTCDD_PTCDD4=1; PTCDD_PTCDD5=1; PTGDD_PTGDD3=1; LCD_BLK=1; /open BLK is highvoid LCD_write_byte(uint data) char i; for(i=0; i= 1;LCD_CLK = 0; LCD_CLK = 1; void L

43、CD_write_bytes(uint data, char dp, char minus) char i;char temp5;if(minus) temp0 = 0xff; else temp0 = 0xfe; temp1 = LCD_tabledata%10000/1000; temp2 = LCD_tabledata%1000/100; temp3 = LCD_tabledata%100/10; temp4 = LCD_tabledata%10; if(dp) tempdp &= 0xbf; for(i=0; i5; i+) LCD_write_byte(tempi);圖4.3 數碼管顯示子程序4.4 無線數據傳輸軟件設計NRF905一共有四種工作模式，其中有兩種活動RX/TX模式和兩種節(jié)電模式14?；顒幽Ｊ剑⊿hockBurst RX和ShockBurst TX），節(jié)電模式（掉電和SPI編程，STANDBY和SPI編程）。nRF905 工作模式由TRX_C E、TX_EN、PWR_UP 的設置來設定如表4.2所示。表4.2 nRF905 工作模式設定PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI 編程10XStandby 和SPI 編程110ShockBurst RX111ShockBurst TXShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內的先入先