AT89C51单片机单片机的环境监测系统设计+仿真电路图(6)
图6 时钟电路
2.3 探测终端的设计
探测终端组成框图如图7所示，该终端以单片机为核心，由温度传感器DS18B20、实时时钟模块，A/D转换器、液晶显示模块、无线发射模块CC1101等构成。环境参数经信号采集电路和A/D转换后送单片机，经处理后在LCD1602上实时显示，然后通过串口传输给监测终端。
图7 探测终端组成框图
探测终端Protel99se原理图如图8所示。
图8 探测终端Protel99se原理图
2.4 监测终端的设计
监测终端组成框图如图9所示，该终端以单片机为核心，由LCD1602液晶显示模块、CC1101无线接收模块，蜂鸣器报警模块，键盘扫描模块等构成。环境参数经无线信号送入单片机，经处理后在液晶上实时显示。
图9 监测终端组成框图
监测终端Protel99se原理图如图10所示。
图10 监测端Protel99se原理图
3. 软件设计
3.1 主程序设计
单片机上电复位，先设置堆栈点，然后清除原有的标志状态，暂存，以及LCD1602上的原始数据；然后进行新的TO初始化，并对CC1101无线收发模块进行串口的初始化；之后CPU打开中断控制，最先扫描优先级高的键盘控制单元，若无操作，则系统开始工作，采集温度数据，并且经过MCU的处理，将采集到的数据送到LCD1602显示，之后再次扫描键盘，若键盘无操作，则采集下一组数据。此时时钟芯片程序与无线接收模块也开始初始化数据[14]。重复上述操作。执行流程如图11所示。
3.2 温度采集程序设计
单片机上电后，温度程序先进行现场的保护，设置堆栈。然后设定1s的计时时间，若未到1s就被高优先级的操作打断，则执行完高优先级后恢复现场并返回主程序。如果1s后未被打断，则对温度进行采样，并将采集到的数据经标度转换后送入MCU，此时将进行是否报警的判断，若超过报警值，则启动报警程序，蜂鸣器报警；若未越限，则将此数据送入LCD1602显示[14]。执行流程如图12所示。
3.3 按键扫描程序设计
单片机上电复位后，先扫描键盘初步判断是否有键按下，如果没有，则重新扫描键盘，如果有，则延时20ms后再判断是否有键按下，若此时没有，则表明无键按下，返回重新扫描键盘，如果有，则表明确实有键按下，此时根据按下键的不同，启动不同的程序[14]，使系统启动。执行流程如图13所示。
3.4 无线传输程序设计
单片机上电复位后，先设置堆栈，然后清理串口暂存数据，并对串口进行初始化，然后扫描数据传送/接收键是否被按下，如果没有按下，则直接返回主程序，如果按下则执行数据的传送与接收，直至数据传送完，返回主程序，进行下一组数据传送准备。无线传输/接收程序初始化时间稍长，因此对于数据的收发与传送会有一定的延时，但延时时间过短，不会影响数据传输的实时性，因此在现实操作中可忽略。执行流程如图14所示。
4. 系统仿真
4.1 探测终端仿真
仿真前单片机未上电，LCD1602上未显示温度及时钟数据，仿真前图片如图15所示。给单片机上电后，单片机开始工作，程序开始自动运行，温度传感器将采集到的数据传送给单片机，经处理后传给LCD1602显示。实时时钟芯片也开始工作，将时间数据传送给单片机，经处理后在LCD1602上显示。此时可通过时钟键盘模块对时钟进行调时，按键1为模式选择键，可以选择调节对象，如时、分、秒等；按键2为增加键可以对所调对象进行增加操作；按键3为减小键可以对所调对象进行减小操作，按键4为快速退出键，可以快速退出调节进行显示。此时无线传输模块CC1101也开始工作，准备传送采集到的数据。按键5为传送数据键，按下此键则开始传送数据。单片机上电后仿真如图16所示。在按键时应注意保持一小段时间，不能按下后立刻松开，因为键盘扫描程序有一个预判程序，太快松开，会被程序认为是误操作。这样可能会造成按键无效。