矿井安全监控系统 - 图文

在单片机最小系统中，几部分组成的电路都是至关重要的，特别是振荡电路，它是系统正常工作的重要保证，它是由一个晶振11.0592MHZ和两个瓷片电容33p组成的，X1和X2分别接单片机的PinX1和PinX2。Pin9（RST）为复位输入端，接上电容，电阻及开关即可构成上电复位电路，给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平），使程序从头开始执行。 2.4.2 显示模块的设计

LCD12864与单片机连接的I/O口较多，但它的显示功能远远比LCD1602强很多，Vo（3脚）接10K滑动变阻器可调节其对比度。寄存器选择功能RS（4脚）、读写选择功能R/w（5脚）、脉冲信号功能E（6脚）分别接到单片机的P2.4、P2.5、P2.6口。背光电源正极（17脚和19脚）接电源VCC，背光电源负极（20脚）接地，如图10所示为LCD显示模块电路。

图10 LCD12864显示模块电路

2.3.3 键盘模块的设计

独立键盘的好处在于它与单片机的连接比较灵活，在不需要很多按键处理的电路设计中使用独立式键盘可以省去好多编程和元件数量上的麻烦，只需与单片机的I/O直接相连就可以通过程序就可以实现调节需要。键盘电路如图11所示。

图11 键盘电路

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2.3.4 无线发射模块的设计

nRF24L01的工作频率在2.4GHz～2.5GHzISM频段，内置集成了频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。此设计使用的NRF24L01模块的原理图如图16所示 下面是它与单片机连接的几个管脚的说明，如表3所示

表3 nRF24L01引脚功能描述 管脚次序 1 2 3 4 5 6 7 8 GND VIN CE CSN SCK MOSI MISO IRQ 管脚定义 功能描述 电源地（方形焊盘） 输入电源（3.0—3.3V） 工作模式选择，RX或TX模式选择 SPI使能,低有效 SPI时钟 SPI输入 SPI输出 中断输出 nRF24l01与单片机的连接图如图11所示

nRF24L01通过SPI接口和STC89C52进行信息交换，CE连接P0.1，P0.4与CSN连接，IRQ连接到P0.6端口，可通过STC89C52将其进行配置，可配置为外部中端口。其他接口接线如图12所示

图12 nRF24L01与单片机连接电路图

2.3.5 报警电路的设计

报警电路由蜂鸣器和8550三极管组成，8550用来驱动蜂鸣器，当单片机I/O口输出低电平时，蜂鸣器发出报警声。当单片机I/O口输出高电平时，三极管截

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止，蜂鸣器不工作。本次报警电路如图13所示

图13 报警电路原理图

2.5 电源模块电路

本系统无论是单片机还是各模块，正常工作电压都是5V，由于直接接入不经过滤波的交流电对各模块的数据采集都有影响，所以需要一个直流5V电源，设计原理图如图14所示，由桥式整流电路D1～D4，滤波电容C8、C10，防止自激电容C9和一只三端稳压管LM7805简捷搭建而成。

图14 电源电路图

3 系统软件的设计

3.1 主程序流程的设计

主程序初始化后，各模块开始工作，气体传感模块开始对气体采集，温湿度及气压模块也开始监控周围环境，并将数据发给接收模块，在LCD上显示处理的数据，并将数据与上限值对比并作出判断，若超过上限值则蜂鸣器报警，主程序流程图如图15所示。

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开始 初始化 LCD显示 驱动温湿度传感器 驱动大气压传感驱动气体传感器 读取温湿度值 读取大气压值值 读取气体浓度 数据处理 数据处理 数据处理 LCD显示 Y LCD显示 LCD显示 Y 温湿度是否超过设定值 N N 气体浓度度是否超过设定值 报警 报警处理 图15 主程序流程图

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