基于单片机的远程监控系统设计.doc

发布时间：2022-05-31 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.13M 资料格式：doc 举报版权申诉

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1概述

1.1 课题研究背景与意义

1.2 课题设计内容

2方案设计选择

2.1单片机选择

2.1无线装置选择

2.2显示模块选择

2.4总体方案

3硬件电路设计

3.1最小系统模块

3.2矩阵键盘电路设计

3.3无线收发电路设计

3.3.1 nrf24l01概述　

3.3.2引脚功能及描述

3.3.3工作模式

3.3.4工作原理

3.3.5配置字

3.4 LCD显示模块

4软件系统设计

4.1总流程图设计

4.2矩阵键盘电路软件设计

4.3无线发射模块软件设计

4.4无线接收模块软件设计

4.5 LCD1602显示器软件设计

4.6蜂鸣器报警电路

5系统的调试及实验结果

5.1 调试步骤

5.2实验结果

结论

参考文献

致谢

附录

附录1：发送电路部分程序

附录2：

发送电路电路图：

接收部分电路图：

附录3：元器件清单

毕业设计说明书基于单片机的远程监控系统设计专业学生姓名班学级号指导教师完成日期自动化自动化 112 2015 年 6 月 5 日

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) 毕业设计说明书（毕业论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书(毕业论文)是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书（毕业论文）作者签名(手写): 日期: 年月日指导教师签名(手写): 日期: 年月日

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) 基于单片机的远程监控系统设计摘要：以 STC89C52 单片机为控制核心进行远程监控系统的设计。实时监控高塔液位变化，监控过程智能化，LCD 显示器实时显示液位值，当液位超过设定值的上限或下限时蜂鸣器报警，LED 灯闪烁报警。根据远程监控系统的主要功能，提出了设计方案并进行了论证。设计包括硬件设计和软件设计两大部分。硬件部分包括单片机最小系统、矩阵键盘模块、无线收发模块、显示模块、报警模块五个部分。单片机选用宏晶科技公司的 STC89C52；用矩阵键盘将输入的模拟液位数据值传给无线模块，并进行数据处理；用 1602 液晶显示器显示高塔液位信息，并与输入值进行比较；用发光二极管和蜂鸣器对异常情况报警。软件采用了模块化的设计方法，主要分为主程序、无线发射模块子程序、无线接收子程序、按键检测子程序、液晶显示子程序、报警模块子程序六部分。对系统进行软硬件联调，实现了将模拟液位数据通过 nrf24l01 模块模块传输到另一个 nrf24l01 无线模块，通过单片机解码显示在 LCD 显示器上，当接收到的数值超过 1000 或小于 10 的时候蜂鸣器和发光二极管同时报警。关键词：nrf24l01；单片机；远程传输；显示器

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) Design of Remote Monitoring System Based on MCU Abstract: The design of the remote monitoring system based on the STC89C52 microcontroller core is designed. Real time monitoring of the tower liquid level changes, monitoring process intelligent, LCD display real-time display of liquid level, when the level exceeds the set value of the upper or lower buzzer alarm, LED lights flashing alarm. According to the main function of the remote monitoring system, the design scheme is presented and demonstrated. Design includes two parts of hardware design and software design. The hardware includes the smallest single-chip microcomputer, the matrix keyboard module, the wireless transceiver module, the display module and the alarm module of the five parts. Single-chip selection macro crystal STC STC89C52; matrix keyboard input level simulating data value is passed to the wireless module, and data processing; 1602 LCD display tower liquid level information, and a comparison with the input value; light-emitting diode and the buzzer to alarm for abnormal situation. Software using modular design method, mainly divided into main program, wireless transmitting subprogram module, wireless receive subroutine, key detection subroutine, liquid crystal display subroutines, alarm module subroutine six parts. The system of hardware and software debugging, the simulation level of data through nrf24l01 module is transmitted to another nrf24l01 wireless module, through the microcontroller decoding display on the LCD display, when the numerical received more than 1000 or less than 10 ,the buzzer and the light-emitting will give an alarm. Key Words: Nrf24l01;MCU; Remote transmission; Display

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) 目录 1 概述................................................................................................................................. 1 1.1 课题研究背景与意义...........................................................................................1 1.2 课题设计内容.......................................................................................................1 2 方案设计选择................................................................................................................. 2 2.1 单片机选择........................................................................................................... 2 2.1 无线装置选择....................................................................................................... 3 2.2 显示模块选择....................................................................................................... 4 2.4 总体方案............................................................................................................... 4 3 硬件电路设计................................................................................................................. 5 3.1 最小系统模块....................................................................................................... 5 3.2 矩阵键盘电路设计............................................................................................... 6 3.3 无线收发电路设计............................................................................................... 7 3.3.1 nrf24l01 概述...............................................................................................8 3.3.2 引脚功能及描述......................................................................................... 8 3.3.3 工作模式..................................................................................................... 9 3.3.4 工作原理................................................................................................... 10 3.3.5 配置字....................................................................................................... 10 3.4 LCD 显示模块.................................................................................................... 11 4 软件系统设计............................................................................................................... 13 4.1 总流程图设计..................................................................................................... 13 4.2 矩阵键盘电路软件设计..................................................................................... 14 4.3 无线发射模块软件设计..................................................................................... 15 4.4 无线接收模块软件设计..................................................................................... 16 4.5 LCD1602 显示器软件设计................................................................................ 17 4.6 蜂鸣器报警电路................................................................................................. 18 5 系统的调试及实验结果............................................................................................... 20 5.1 调试步骤.............................................................................................................20 5.2 实验结果............................................................................................................. 20 结论.............................................................................................................................. 22 参考文献.......................................................................................................................... 23 致谢.............................................................................................................................. 24 附录.............................................................................................................................. 25 附录 1：发送电路部分程序.................................................................................... 25 附录 2：.................................................................................................................... 35 发送电路电路图：............................................................................................ 35 接收部分电路图：............................................................................................ 36

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) 附录 3：元器件清单................................................................................................ 37

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2015) 1 概述 1.1 课题研究背景与意义此课题属于应用型的课题，所以结合了实际的情况进行分析后再进行硬件设计和软件设计。在人们的日常生活、娱乐和工作中，远程控制得到非常广泛的应用。从家电遥控到大型机器远程操作，从手机到笔记本电脑，以及现在的工厂的设备检修和维护等，几乎所有现代化的电器机器设备都要用到远程控制。远程控制为人们的工作生活提供了极大的安全性、便利性、快捷性。得益于信息高速公路的快速建设，无线网络技术也赶上了这趟高速列车，与此同时，远程控制技术也悄然的登上了这辆高速列车。在信息时代的各个领域的中的应用显得越来越突出，扮演的角色也越来越重要。作为信息时代的产物，远程控制技术在工业生产方面扮演着不可替代的角色，应用在企业生产器械上能有效的减少错误率、提高精度、提高生产效率，同时还能为企业节约开支减少人工成本，为企业带来生产之外的效益。因为处于爆炸式的信息时代中，移动通讯技术的日趋成熟，这使得我们在日常生活中可以非常轻松的去搞定某些本来需要我们亲临现场去办的事情。比如说现在的无线温度监测，就很好的体现出了远程控制系统和传统行业的完美结合，这意味着传统行业可以很轻松的将以前需要大量的人力、物力才能搞定的事情，现在只需要坐在办公室里面动动手指头就能将数据采集回来，然后通过计算机处理后生成报告。无线数据传输技术的发展不仅能节约企业的成本提高企业的效益，同时还能给其带来领先同行的先机。无线数据传输技术优点多，不仅简单易用，成本低，效率高，收益长远，抗干扰能力强，再结合微机和互联网进行使用便可以胜过传统有线传输。 1.2 课题设计内容以 STC89C52 单片机为核心，并结合外围电路设计远程监控系统。系统具有采集、无线发送、对应显示、异常报警功能。具体如下： a）矩阵键盘采集数据； b）无线模块首发数据； c） LCD 显示数据； d）数据异常时蜂鸣器报警。 1

基于单片机的远程监控系统设计 2 方案设计选择由于目前远程控制技术的控制方式是多种多样的，我们通常把他们分为无线遥控、声控和红外遥控。现在讨论一下这几种无线控制方式的优点和缺点。 2.1 单片机选择单片机作为信息时代的产物，收到许许多多的企业和个人青睐，从目前的发展状况和应用的角度上来看，可以将单片机粗略的分为总线型单片机。非总线型单片机、通用型单片机、专用型单片机、商业应用型单片机、企业生产型单片机、家庭应用型单片机等。总线型单片机提供并行总线。在其内部设置诸多总线。例如：控制总线可以用来控制外部引脚、数据总线用于与外部进行数据传输、地址总线用来寻址等。控制型单片机主要应用于大型机械生产加工上以及各类家电的控制上。一般来说，工控型单片机具有运算能力强、寻址范围大等优点：家用型单片机一般是专用型的，比如我们生活中的空调、电视机、电饭锅、电磁炉等都需要用到这种封装小、价格低、易操作、集成度高、抗干扰较强的单片机。此单片机针对性较强，但比较局性。通用型单片机的适用范围较广，既能适用于工业控制，又能适用于家庭生活等。缺点是没有针对性。这种单片机的应用较多，资料齐全，易上手。对于初学者是一个不错的选择。 STC89C52 单片机是宏晶科技有限公司生产的一种适用性强、实用性高、能耗低、具有比较大的可编程空间、被市场广泛认可的单片机。STC89C52 单片机选用经典的 MCS-51 作为内核使用，以此为基础做了许多的改良使得芯片的功能比传统的 51 单片机更加的强大。因为单片机提供了 8K 的可编程 flash 存储，所以使得单片机可以在很多的可嵌入式系统中得以使用，并发挥出良好的性能。所以在此我选用 89C52 单片机作为主控芯片。STC89C52 的引脚图如图 2-1 所示。 2

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