无线环境监测模拟装置的设计

广西科技大学毕业设计说明书课题名称 无线环境监测模拟装置的设计 系 别 专 业 电子信息科学与技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2013 年 5 月 20 日广西科技大学理学院电科专业2013届毕业设计论文 无线环境监测模拟装置的设计摘 要近几年，随着科学技术的快速发展，单片机的普及和应用正在得到不断推广和深入，于此同时带动了传统的控制检测技术也得到了日益的更新。在实时环境检测和自动化控制的单片机应用系统的领域中，单片机在系统中常常以核心部件出现，单方面掌握单片机方面知识是远远不能满足开发需求的，必须要按照具体要求硬件结构软硬件有机结合，加以完善。无线环境监测模拟装置的系统，无线环境监测模拟装置具有对温度和光亮的检测功能，并且可以通过无线网络传输数据。不仅能很好的检测环境变化，而且无线传输方便实用。本设计采用STC12C5A单片机来实现无线环境监测功能的控制，同时采用LCD1602、DS18B20，NRF24L01、光敏电阻以及其它芯片来铺助，从而达到智能控制的功能。通过STC12C5A芯片的各个端口来控制各个模块的正常工作。本设计有接受和发送两个模块，各模块都能独立工作，通过无线通信技术进行数据传输。可实现对发送模块地区的温度与光亮检测，并可在接收模块显示出来。本系统实用性强、操作简单、扩展性好。关键词：单片机； 温度； 环境； 无线； 光亮 IVAbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, popularization and application of microcontroller being constant promotion and in-depth, in which the traditional control while driving detection technology has been increasingly updates. In real-time environmental monitoring and automated control systems in the field of microcontroller applications, the microcontroller in the system core components often occur unilaterally master microcontroller knowledge is far from being able to meet development needs, must be in accordance with the specific requirements of the hardware structure of hardware and software organic combined to be improved.Analog Devices wireless environmental monitoring systems, wireless environmental monitoring analog device has a temperature and light detection function, and can transmit data over the wireless network. Not only can well detect environmental changes, and wireless transmission convenient and practical. The design uses a single chip to achieve STC12C5A wireless environmental monitoring function control, while using LCD1602, DS18B20, NRF24L01, photoresistor, and other chip shop help to achieve intelligent control functions. STC12C5A chip through the ports to control the normal operation of each module. Designed to receive and send the two modules, each module can work independently, via wireless communication technology for data transfer. The transmission module can realize the temperature and light detecting region, and is displayed in the receiving module.The system is practical, simple, and good scalability.Keywords: microcontroller; temperature; environment; wireless; bright广西科技大学理学院电科专业2013届毕业设计论文 无线环境监测模拟装置的设计目 录1 绪论- 1 -2 课题的设计要求和设计方案- 2 -2.1 设计要求- 2 -2.1.1 题目概述- 2 -2.1.2 设计任务- 2 -2.1.3 设计要求- 2 -2.2 设计方案- 2 -2.2.1 供电方案- 2 -2.2.2 无线通信方案- 3 -2.2.3 显示方案- 4 -2.2.4 温度检测方案- 4 -2.2.5 光线检测方案- 5 -3 芯片的介绍及应用- 6 -3.1 STC12C5A60S2系列单片机简介- 6 -3.1.1 STC12C5A60S2系列单片机的引脚及功能- 6 -3.1.2 单片机最小系统的设置- 10 -3.2 LCD1602芯片介绍及应用- 10 -3.2.1 液晶显示器的介绍- 10 -3.2.2 LCD1602的显示原理- 10 -3.2.3 LCD1602的基本参数及引脚功能- 11 -3.2.4 LCD1602的特性- 11 -3.2.5 LCD1602的使用方法- 12 -3.2.5 LCD1602的控制指令- 13 -3.3 DS18B20芯片介绍及应用- 13 -3.3.1 DS18B20引脚功能- 13 -3.3.2 DS18B20读写说明- 14 -3.4 NRF24L01芯片介绍及应用- 15 -3.4.1 NRF24L01芯片的介绍- 15 -3.4.2 NRF24L01芯片的引脚功能- 15 -3.4.3 NRF24L01的固件编程的基本思路- 15 -4 程序的设计流程- 17 -4.1 DS18B20模块流程图- 17 -4.2 无线通讯接收模块流程图- 17 -4.3 无线通讯发送模块流程图- 18 -4.4 LCD1602模块流程图- 19 -5 软硬件的调试- 20 -5.1 硬件原理图- 20 -5.2 硬件实物图- 21 -结 论- 22 -致 谢- 23 -参考文献- 24 -附 录- 25 -广西科技大学理学院电科专业2013届毕业设计论文 无线环境监测模拟装置的设计1 绪论由于人们生活环境的不断恶化，人们对环境问题的认识伴随着人类社会的发展进程也在不断地加深。环境保护正日益被重视起来，随之环境监测市场也不断扩大。然而现阶段的环境监测站却不能满足社会的环境监测需求的增长，随着国家政策对环境监测领域的支持，环境监测基础建设得到了快速的发展。环境监测的前景不可忽视。环境问题以是当今国际社会的普遍问题，环境污染这一问题在我国尤为突出，因此环境监测逐渐被人所重视。环境检测，是一项技术性很强的新兴行业。 环境检测的介质对象大致可分为水质检测、空气检测、土壤检测、固体废物检测、生物检测、噪声和振动检测、电磁辐射检测、放射性检测、热检测、光检测、卫生（病原体、病毒、寄生虫等）检测等。环境检测的对象以及环境复杂多变，因此尤为需要不同的环境监测设备以代替人为的去对环境的检测。 环境监测技术是环境污染控制的眼睛，是研究环境质量变化趋势的重要手段，是环境保护的基础。随着社会经济的发展，各个国家对环境保护的意识都在加强。对于一些比较恶劣的环境，很难人工进行检测，因此，检测环境的仪器就显得更为重要的了。随着现代工业化的不断发展，人们对工厂的工作环境要求不断提高，尤其是现代工业对环境温度、光照的控制要求越来越高,许多车间在生产特定产品时都需要对车间温度、光照进行监控。而无线环境检测装置的便捷性使它更受市场的欢迎，无线环境检测装置的商业价值潜力巨大。无线环境监测模拟装置具有对温度和光亮的检测功能，并且可以通过无线网络传输数据。不仅能很好的检测环境变化，而且无线传输方便实用。- 23 -2 课题的设计要求和设计方案2.1 设计要求2.1.1 题目概述无线环境监测模拟装置是可以检测环境相关指标，并能通过无线传输相应信息的设备，它可以加强环境的检测，节约人力资源，提高环境检测的效率。它适用于各种环境，各种地势等不同情况下对环境检测的需求，能在人类难以或无法到达的区域进行环境的检测。2.1.2 设计任务设计并制作一个环境监测，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和1个探测节点组成。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据的功能。2.1.3 设计要求1. 实现对探测节点周边温度和光照信息的探测。2该装置由1个监测终端和1个探测节点组成。3监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能。4监测终端有显示设备可以显示相关信息。2.2 设计方案2.2.1 供电方案如果要使本次无线环境监测模拟装置能正常而稳定的工作，就必须要有稳定可靠的电源。而本次设计涉及到的模块比较多，电源供求量比较大，而且NRF24L01无线模块需要使用3.3V的电源供电，所以本次设计了以下方案：采用USB转接口5V电压供电，在使用LM1117芯片将5V的电压转换为3.3V的电压。这样即简单而又可提供稳定的电源。5V转3.3V供电电路如图2.1：图2.1 5V转3.3V电路图USB-5V供电接口电路如图2.2：图2.2 USB-5V供电接口电路2.2.2 无线通信方案本无线环境监测模拟装置的设计的无线通信模块采用的是NORDIC 公司生产的一款NRF24L01无线通信芯片，其采用 FSK 调制，内部集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。无线通信速度可以达到 2M（bps）。电路如图2.3。图2.3无线通信模块电路2.2.3 显示方案本无线环境监测模拟装置的设计涉及温度，光亮等显示功能。基于功能需求，设计考以下方案：基于LCD1602液晶显示器使用方便且价格便宜，又能很好的符合本次设计的要求，故采用LCD1602液晶显示器来显示，其电路如图2.4所示。图2.4 LCD1602液晶显示器电路2.2.4温度检测方案DS18B20温度传感器具有体积小，硬件开消低，具有超强的抗干扰能力，检测精度高，附加功能强，使用简单的优点。符合本次无线环境监测模拟装置的设计的要求，且经济实用，故使用DS18B20温度传感器作为本次无线环境监测模拟装置的设计的温度检测器件，DS18B20温度传感器电路如图2.5所示。图2.5 DS18B20温度传感器电路2.2.5 光线检测方案本次无线环境监测模拟装置的设计只对光线的有无做监测，电路相对简单，故采用光敏电阻和可变电阻作为光线检测及其灵敏度的的调节部件。光检测模块只输出高电平或低电平。光线检测电路如图2.6所示。图2.6 光线检测电路3 芯片的介绍及应用3.1 STC12C5A60S2系列单片机简介单片机是简称单片微型计算机，同时又称为微控制器、嵌入式微控制器等，它属于第四代电子计算机。STC 2C5A60S2 系列单片机是STC公司生产的低功耗/高速/超强抗干扰的单时钟/机器周期(1T)的新一代8051单片机，兼容传统8051的指令代码,其速度是传统8051的速度快8-12 倍。STC 2C5A60S2 系列单片机内部集成了2路PWM，MAX8 0专用复位电路, 8路高速10位A/D转换 (250K/S，即25万次/秒)。9STC 2C5A60S2 系列单片机是增型的8051 CPU，具有单时钟/机器周期的特点其工作温度范围：-40 +85(工业级) / 0 75(商业级)，工作电压在5.5V - 3.5V范围内，工作频率范围：035MHz，相当于传统8051单片机的 0420MHz。STC 2C5A60S2 系列的单片机片上集成1280字节 RAM，用户应用程序空间有 8K / 6K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节等多种类型，方便用户选择。并且具有EEPROM功能。其内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地），其内部共有4个16位的定时器：两个16位定时器/计数器T0和T1，加上2个独立波特率发生器可实现2个16位定时器。具有3个时钟输出端口：P3.4/T0 、P3.5/T1 、P1.0。单片机里有10位精度ADC，共8路，A/D转换速度可达250K/S(每秒钟25万次) 8。3.1.1 STC12C5A60S2系列单片机的引脚及功能STC 12C5A60S2系列单片机的引脚图如图3.1 所示，引脚及功能如表3.1、表3.2、表3.3所示。图3.1 STC12C5A60S2系列单片机引脚图表3.1 单片机的引脚说明18管脚管脚编号说明LQFP44LQFP48PDIP40PLCC44QFN40P0.0 P0.737-3040 3339-3243363427P0 : P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线的D0D7。P1.0/ADC0/CLKOUT240431236P1.0标准I/O口 PORT 0ADC0ADC 输入通道-0CLKOUT2独立波特率发生器的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO2位/BRT-CLKO将该管脚配置为CLKOUT2P1. 1/ADC 4 442337P1.1 标准I/O口 PORT ADC ADC 输入通道-1P1.2/ADC2/ECI/RxD242453438P1.2标准I/O口 PORT 2ADC2ADC 输入通道-2ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚RxD2第二串口数据接收端P1.3/ADC3/CCP0/TxD243464539P1.3标准I/O口 PORT 3ADC3ADC 输入通道-3CCP0外部信号捕获(频率测或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出TxD2第二串口数据发送端P1.4/ADC4/CCP /SS44475640P1.4标准I/O口 PORT 4ADC4ADC 输入通道-4CCP 外部信号捕获(频率测或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出SSSPI同步串行接口的从机选择信号P1.5/ADC5/MOSI12671P1.5标准I/O口 PORT 5ADC5ADC 输入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入)P1.6/ADC6/MISO23782P1.6标准I/O口 PORT 6ADC5ADC 输入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出)P1.7/ADC7/SCLK34893P1.7标准I/O口 PORT 7ADC7ADC 输入通道-7SCLKSPI同步串行接口的时钟信号表3.2 单片机的引脚说明28管脚管脚编号说明LQFP44LQFP48PDIP40PLCC44QFN40P2.0 P2.7 8-25 9-232 -28243 623Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出26-28P3.0/RxD5610115P3.0标准I/O口 PORT30RxD串口1数据接收端P3.1/TxD7811 36P3.1标准I/O口 PORT3 TxD串口1数据发送端P3.2/INT08912 47P3.2标准I/O口 PORT32INT0外部中断0,下降沿中断或低电平中断P3.3/INT 91013 58P3.3标准I/O口 PORT33INT 外部中断1,下降沿中断或低电平中断P3.4/T0/INT/CLKOUT0101114169P3.4标准I/O口 PORT34T0定时器/计数器0的外部输入INT定时器0下降沿中断CLKOUT0定时器/计数器0的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO0位/T0CLKO将该管脚配置为CLKOUT0P3.5/T /INT/CLKOUT 1112151710P3.5标准I/O口 PORT35T 定时器/计数器1的外部输入INT定时器1下降沿中断CLKOUT 定时器/计数器1的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO 位/T CLKO将该管脚配置为CLKOUT P3.6/WR1213161811P3.6标准I/O口 PORT36WR外部数据存储器写脉冲P3.7/RD1314171912P3.7标准I/O口 PORT37RD外部数据存储器读脉冲P4.0/SS171823P4.0标准I/O口 PORT40SSSPI同步串行接口的从机选择信号P4.1 /ECI/MOSI283 34P4.1标准I/O口 PORT4 ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚MOSISPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入)P4.2/CCP0/MISO39421P4.2标准I/O口 PORT42CCP0外部信号捕获(频率测或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出MISOSPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出)表3.3 单片机的引脚说明38管脚管脚编号说明LQFP44LQFP48PDIP40PLCC44QFN40P4.3/CCP /SCLK6712P4.3标准I/O口 PORT43CCP 外部信号捕获(频率测或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出SCLKSPI同步串行接口的时钟信号P4.4/NA2629293224标准I/O口 PORT44P4.5/ALE2730303325P4.5标准I/O口 PORT45ALE地址锁存允许P4.6/EX_LVD/RST22932313526P4.6标准I/O口 PORT46EX_LVD外部低压检测中断/比较器RST2第二复位功能脚P4.7/RST459104P4.7标准I/O口 PORT47RST复位脚P5.024标准I/O口 PORT50P5.125标准I/O口 PORT51P5.248标准I/O口 PORT52P5.31标准I/O口 PORT53XTAL 1516192114内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL21415182013内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟行输出。VCC3841404435电源正极Gnd1617202215电源负极，接地3.1.2单片机最小系统的设置本次无线环境监测模拟装置系统的设计的单片机最小系统设置的如图3.2所示，其包括：晶振电路，复位电路和单片机。图3.2 STC12C5A60S2系列单片机最小系统图3.2 LCD1602芯片介绍及应用3.2.1 液晶显示器的介绍液晶显示器也称为LCD（Liquid Crystal Display）。液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。把液晶加热后，其会呈现出透明状的液体状态，而把液晶冷却后则会出现出结晶颗粒状的混浊固体状态，具有液体和晶体的固有特性，所以称为“液晶”。液晶显示的原理，是使液晶将置于两个电极之间通电，在电极通电的液晶分子的排列顺序发生改变，从而使透射光的光路改变，这样便可以控制影像。通过对影像的控制，便可以组成各种各样的图形。这样，我们就可以使用液晶显示器观看到美丽的画面了9。其特点有：机身薄，节省空间；省电，不产生高温；低辐射，益健康。3.2.2 LCD1602的显示原理LCD 1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。每个液晶模块由5X7个显示单元组成，也就是说每个显示出来的字符或数字是由5X7个点阵明暗分布显示出来的。向LCD 1602内置的DDRAM的不同地址写入不同的字符或数据的代码，即可显示出相应的字符或数字9。3.2.3 LCD1602的基本参数及引脚功能LCD 1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。LCD 1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，本次设计采用16脚（带背光）来显示各种信息9。各引脚接口说明如表3.4所示。表3.4 LCD1602引脚接口说明表8编号符号电平输入/输出引脚说明1VSS电源地2VDD电源正极3VL液晶显示偏压4RS0/1输入数据/命令选择5RW0/1输入读/写选择6E0/1输入使能信号7DB00/1输入/输出数据总线line08DB10/1输入/输出数据总线line19DB20/1输入/输出数据总线line210DB30/1输入/输出数据总线line311DB40/1输入/输出数据总线line412DB50/1输入/输出数据总线line513DB60/1输入/输出数据总线line614DB70/1输入/输出数据总线line715A+VCCLCD背光正极16K接地LCD背光负极3.2.4 LCD1602的特性1、+5V电压，对比度可调2、内含复位电路3、提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能4、有80字节显示数据存储器DDRAM5、内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM6、8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM3.2.5 LCD1602的使用方法LCD1602内置了DDRAM（显示数据存储RAM）、CGROM（字符存储ROM）和CGRAM（用户自定义RAM）。DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如表3.5： 表3.5 LCD1602内置存储器的地址和屏幕的对应关系1显示位置123456740DDRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H27H第二行40H41H42H43H44H45H46H67H想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个“L”字,就要向DDRAM的00H地址写入“L”的代码。一行有40个地址，但在LCD 1602中只用前16个就行了。第二行也一样用前16个地址。DDRAM地址与显示位置的对应关系：LCD1602液晶模块的内部字符发生存储器（CGROM)存储了160个不同的点阵字符图形（有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常 用的符号、和日文假名等），每一个字符都有相应的代码，如下表所示。表3.6 LCD1602内置存储器的地址和屏幕的对应关系23.2.5 LCD1602的控制指令对DDRAM的内容和地址操作，HD44780的指令集及其设置说明，共有11条，其基本操作时序指令如下： 读状态 输入：RS=L，RW=H，E=H输出：DB0DB7=状态字 写指令 输入：RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=指令码 输出：无 读数据 输入：RS=H，RW=H，E=H输出：DB0DB7=数据 写数据 输入：RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据输出：无 3.3 DS18B20芯片介绍及应用DALLAS生产的单线数字温度传感器DS18B20是新一代的“一线器件”，具有体积更小、适用电压更宽、更经济的优点。其一线总线独特和经济实惠的特点，使其可以轻松地组建传感器网络。DS18B20温度传感器支持“一线总线”接口，可测量-55C+125C范围内的温度,精度为0.5C。数据采用“一线总线”的数字方式进行传输，可以大大提高系统的抗干扰性。适合于各种恶劣环境下进行温度测量。DS18B20可以在3V5.5V的电压范围内正常工作，使其使用起来更为灵活、方便，加上其便宜，体积小等特点，使其成为理想的测温模块10。3.3.1 DS18B20引脚功能DS18B20芯片的外部引脚分配如图3.3所示。图3.3 DS18B20的外部引脚分配VDD :为外接供电电源输入端，电源供电；DQ :为数字信号输入/输出端；GND：为电源地；3.3.2 DS18B20读写说明DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，如果出现序列混乱，1-WIRE器件将不响应主机，因此读写时序很重要。系统必须按照协议对DS18B20温度传感器进行操作。按照DS18B20的协议的规定，单片机控制DS18B20温度传感器来完成温度的转换必须经过以下4个步骤10：1）每次读写前要对DS18B20温度传感器进行复位初始化操作。复位要求主CPU将数据线下拉500ms，然后释放，DS18B20温度传感器收到信号后等待16ms-60ms左右，然后发出60ms-240ms的存在低脉冲，主 CPU收到此信号后表示复位成功。2）发送一条ROM指令，如下表所示：表3.7 DS18B20 的ROM指令集3）发送存储器指令，如下表所示：表3.8 DS18B20 的存储器指令集4）进行数据通信。3.4 NRF24L01芯片介绍及应用3.4.1 NRF24L01芯片的介绍NRF24L01是NORDIC 公司生产的一款无线通信通信芯片，其采用 FSK 调制，内部集成Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。无线通信速度可以达到 2M（bps）11。3.4.2 NRF24L01芯片的引脚功能NRF24L01 的引脚如所示，从单片机控制的角度来看，只需要关注图的右面的六个控制和数据信号，分别为 CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。图3.4 NRF24L01芯片的引脚图CSN:芯片的片选线，CSN 为低电平芯片工作。SCK:芯片控制的时钟线（SPI 时钟）MISO:芯片控制数据线（Master input slave output）MOSI:芯片控制数据线（Master output slave input）IRQ:中断信号。无线通信过程中 MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。CE:芯片的模式控制线。 在 CSN 为低的情况下，CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄存器共同决定 NRF24L01 的状态3.4.3 NRF24L01的固件编程的基本思路发送模式初始化过程：1、写Tx 节点的地址：TX_ADDR 2、写Rx 节点的地址（主要是为了使能 Auto Ack ）：RX_ADDR_P0 3、使能AUTO：ACKEN_AA 4、使能PIPE 0： EN_RXADDR 5、配置自动重发次数：SETUP_RETR 6、选择通信频率：RF_CH 7、配置发射参数：RF_SETUP 8、选择通道 0 有效数据宽度：Rx_Pw_P0 9、配置24L01 的基本参数以及切换工作模式：CONFIG 。接收模式初始化过程：1、写Rx 节点的地址：RX_ADDR_P0 2、使能AUTO ACK：EN_AA 3、使能PIPE 0：EN_RXADDR 4、选择通信频率：RF_CH 5、选择通道 0有效数据宽度：Rx_Pw_P0 6、配置发射参数： RF_SETUP 7、配置24L01 的基本参数以及切换工作模式：CONFIG 。4 程序的设计流程4.1 DS18B20模块流程图根据DS18B20的协议规定，微控制器控制DS18B20完成温度的转换必须经过以下4个步骤：1、每次读写前对DS18B20进行复位初始化。2、发送一条ROM指令3、发送存储器指令4、进行数据通信。开始测温复位DS18B20跳过ROM命令转换完毕读取温度值发匹配ROM命令复位DS18B20发送给单片机返回图4.1 DS18B20模块流程图4.2 无线通讯接收模块流程图接收模式程序设计思路：1、NRF24L01芯片使能，CE=0;2、进入待机模式；3、接收模式初始化：PWR-UP=1 PRIM-RX=1，CE=1，进入接收模式；4、检测信息，数据是否有效，并且发送确认信息；5、NRF24L01芯片使能，CE=0，进入待机模式；6、读取数据。图4.2无线通讯接收模块流程图4.3 无线通讯发送模块流程图接收模式程序设计思路：1、NRF24L01芯片使能，CE=0;2、进入待机模式，并写接收节点地址和有效数据；3、接收模式初始化：PWR-UP=1 PRIM-RX=0，CE=1，进入接收模式；4、进入发送模式，发送数据，并检测是否收到应答信号；5、发送数据成功，NRF24L01芯片使能，CE=0；6、进入待机模式。图4.3无线通讯发送模块流程图4.4 LCD1602模块流程图LCD1602程序设计思路：1、LCD初始化;2、将转换无线模块接收到的温度数据成LCD显示数据；3、发送数据并显示，并返回；图4.4 LCD1602模块流程图5 软硬件的调试5.1 硬件原理图整个无线环境监测模拟装置系统在PROTEL中的原理图如下所示：其包括单片机控制模块，温度检测模块，光亮检测模块，无线通讯模块，供电模块和LCD显示模块的原理图。图中还包含各模块间的中间电路。下图为发送模块原理图，其包括单片机控制模块，温度检测模块，光亮检测模块和供电模块。图5.1 发送模块原理图图5.2为接收模块原理图，其包括单片机控制模块，无线通讯模块，供电模块和LCD显示模块的原理图。图5.2接收模块原理图5.2 硬件实物图此次无线环境监测模拟装置的硬件分为两部分：发送节点硬件（图左）和接收终端（图右）。发送节点硬件包括：单片机控制模块，温度检测模块，光亮检测模块，供电模块和NRF24L01无线通讯模块接收终端硬件包括：单片机控制模块，供电模块，NRF24L01无线通讯模块和LCD显示模块。图5.3 硬件实物图结 论本次无线环境监测模拟装置系统是对温度和光亮的检测，并且可以通过无线通信将数据从节点端传输到检测终端的设备。本次无线环境监测模拟装置系统不仅能很好的检测环境变化，而且无线传输方便实用。因此本次无线环境监测模拟装置系统可以更好的解决某些因地理原因而不便于人类长期停留的地区监测环境变化的问题。可以更好的适用于实际情况中，具有一定的使用价值。本次无线环境监测模拟装置的设计历时三个多月，时至今日，论文已经完成，有说不出的兴喜。回想起，从最初的茫然不知从何入手，到慢慢