智能環(huán)境數(shù)據(jù)采集小車
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2．3 無線模塊
NRF24L01是NORDIC公司最近生產(chǎn)的一款無線通信通信芯片，采用FSK調(diào)制，內(nèi)部集成NORDIC自己的Enhanced ShortBurst協(xié)議。可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達(dá)到2 M(bps)。工作在2．4 GHz世界通用ISM頻段。通過SPI協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行通訊，單片機(jī)只需4個(gè)IO口和一個(gè)外部中斷口就可操作此模塊。
SPI協(xié)議：SPI(Sedal Peripheral interface)串行外圍設(shè)備接口，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線。SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，通信以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI(數(shù)據(jù)輸入)，SDO(數(shù)據(jù)輸出)，SCK(時(shí)鐘)，CS(片選)。其時(shí)序主要是在sck的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SDO(MOSI)：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入；SDI(MISO)：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出；SCLK時(shí)鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生；CS：從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制。
2．4 溫濕度傳感器
溫濕度傳感器是系統(tǒng)中最重要的部分，需要響應(yīng)速度快，采樣間隔短，分辨率高，誤差小。本設(shè)計(jì)選定DHT21數(shù)字溫濕度傳感器，這是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。單片機(jī)通過IIC協(xié)議與傳感器通信，直接輸出數(shù)字量，無需轉(zhuǎn)換。精度高采樣間隔小，滿足實(shí)時(shí)采樣。4針單排引腳封裝，與單片機(jī)連接方便。電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/192918.htm
IIC總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率100 kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機(jī)一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，IIC總線上并接的每一模塊電路既是主控器(或被控器)，又是發(fā)送器(或接收器)，這取決于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別(如對比度、亮度等)及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。
IIC總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有3種類型信號，它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。開始信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8 bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，判斷為受控單元出現(xiàn)故障。
DHT21數(shù)字溫濕度傳感器數(shù)據(jù)格式：
40 bit數(shù)據(jù)=16 bit濕度數(shù)據(jù)+16 bit溫度數(shù)據(jù)+8 bit校驗(yàn)和(濕度高8位+濕度低8位+溫度高8位+溫度低8位)的末8位=校驗(yàn)和
當(dāng)溫度低于0℃時(shí)溫度數(shù)據(jù)的最高位置1。
3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 小車程序流程圖
小車程序主要實(shí)現(xiàn)對控制臺控制信號接收和處理，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。軟件設(shè)計(jì)中首先對無線模塊，溫濕度傳感器定時(shí)器等進(jìn)行初始化，然后用查詢的方式判斷是否接收到站臺指令，如果接收到對指令進(jìn)行判斷根據(jù)指令類型控制小車行進(jìn)。小車程序流程圖如圖4所示。
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