基于單片機的無線環境監控系統設計

傳統方式中，對大型倉庫、博物館等無人環境的數據采集費時費力、效率低下，且實時性差，隨機性大?？茖W技術的進步促進了自動檢測系統的發展，而利用無線通信技術實現對無人環境的監測更是未來電子技術應用的發展趨勢。造價低廉、使用方便的單片機在小型控制系統中獲得了廣泛的應用。凌陽公司推出的16位單片機SPCE061A處理速度快，獨具語音識別的特色功能，是用作系統控制核心的理想選擇;而傳輸速率高、成本低、功耗小的nRF24L01無線模塊也是實現系統無線通信的最佳選擇。

1 系統設計方案

系統分為主控端與監測端，通過無線模塊進行數據通信，核心部分是需要對數據進行處理的主控端。主控端以SPCE061A單片機為控制核心，通過nRF24L01模塊進行數據的收集，以12864液晶模塊作為數據顯示的平臺。監測端采用8位的AT89S52單片機作為控制核心。使用DHT11數字溫濕度傳感器采集溫濕度數據。監測端還設計有繼電器電路，可以模擬在溫度超過警戒值時自動打開 房間空調制冷。圖1為系統整體框架圖。

圖1 系統整體框架圖

2 硬件電路設計

2.1 微處理模塊設計

主控端微處理器選用凌陽公司推出的SPCE061A單片機。SPCE061A是一款16位的微處理器，運算速度快，非常適合處理復雜的數字信號。CPU工作電壓VDD 為 2.4~3.6V，CPU 時鐘頻率范圍為0.32~49.152MHz，內置2K字SRAM以及32K字FLASH;具有2 個 16 位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值);2個10位DAC(數/模轉換)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/數轉換器(ADC)和單通道聲音模/數轉換器;聲音模/數轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制(AGC)功能;具備串行設備接口;具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能;內置在線仿真電路ICE(In-Circuit Emulator)接口;具有保密功能;具有看門狗功能。圖2為SPCE061A內部結構圖;圖3為SPCE061A引腳圖。

圖2 SPCE061A內部結構圖

圖3 SPCE061A引腳圖

監測端微處理器選用ATMEL公司的AT89S52單片機。AT89S52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K 在系統可編程Flash 存儲器，256字節RAM， 32 位I/O 口線，片內晶振及時鐘電路，最高工作頻率可達33MHZ;內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/計數器。圖4為AT89S52單片機引腳及其最小系統圖。

圖4 AT89S52單片機引腳及其最小系統