地下车库光线多点远程监测系统设计

论文总字数：17410字

目 录

1 引言 1

1.1 本课题的研究目的及意义 1

1.2 本课题的国内外研究现状 1

1.3 本课题的研究内容 1

2 硬件电路分析 2

2.1 单片机主控模块 2

2.1.1 STC15W401AS单片机性能说明 2

2.1.2 STC15W401AS单片机引脚功能使用 3

2.1.3 STC15W401AS单片机外围电路分析 4

2.1.4 SPI通信原理分析 5

2.2 无线通信模块 6

2.2.1 LT8910性能说明 7

2.2.2 LT8910电气特性 7

2.2.3 LT8910引脚功能 8

2.2.4 LT8910无线模块硬件连接分析 8

2.2.5 LT8910与单片机的硬件连接分析 9

2.2.6 无线模块之间的通信原理 10

2.3 电源模块 11

2.3.1 电源模块硬件连接 11

2.3.2 电源模块与单片机的硬件连接 11

2.4 光线检测模块 12

2.4.1 光敏电阻的选型与阀门值电压的计算 12

2.4.2 光线检测模块与单片机的连接 12

2.4.2 A/D模数转换分析 13

2.5 数码管显示模块 13

2.5.1 数码管显示模块与单片机的连接 13

3 系统软件设计 14

3.1 主程序 14

3.2 光线检测程序 15

3.3 无线数据传输程序 16

3.4 数码管程序 18

4 系统的硬件制作与调试 19

4.1 系统硬件制作 19

4.2 系统电路图绘制 20

4.3 系统PCB制作 22

4.4 系统硬件调试 23

5 总结 24

参考文献 25

致谢 26

地下车库光线多点远程监测系统设计

丁一鸣

, China

Abstract: The system design includes the detection end and the alarm side, the detection side uses the photosensitive resistor to monitor the change of the light intensity, the detection side of the master chip programming process, and controls the LT8910 wireless chip to send the data to the alarm side, the alarm side wireless module receives the data, The programming judgment is based on the accepted data to control the digital tube display, representing the area of the garage.

Keywords: STC single-chip microcomputer; Light intensity detection;wireless communication

1 引言

1.1 本课题的研究目的及意义

近年来，随着经济的发展，车辆数量增加，车库也数量也随之增加，车库多处地下，必须有灯光照明，车库灯的管理存在的主要问题如下：

1. 灯坏了，但是管理的人不知道灯坏了，这样就无法及时的修，车库里某一区域的照明就会存在问题，车库类多是车辆，这样可能会影响车辆的行驶状况，从而造成不必要的损失；
2. 车库过大，人力进行巡逻效率肯定不会很高，首先人力不可能实时的对车库进行巡逻，这样就不能够实时了解情况，再其次过大的车库，一个人进行巡逻会很累，若是多个人进行巡逻，则会增加成本；

本文设计了一种基于单片机的地下车库光线多点远程监测系统，目的是为了合理、有效地解决上面提出的两个个问题。

1.2 本课题的国内外研究现状

现在国内外的主要还是靠人员定期巡视来检查车库的灯是否损坏，这样会导致无法及时知道灯的情况，就无法及时做出反应，且浪费人力，也无法及时做出维修行为，这样会让使用车库的客户的体验下降，从而带来负面影响，而本设计正好可以对此做出很好的解决，多点监控车库的灯的情况，而且是实时监控，实时报警，这样就能够及时的反应，进行维修，既能够节省人力成本，而且效率高，设计简单，成本低，可行性也很强，对于车库的灯的管理还是很有效的，意义重大。

1.3 本课题的研究内容

本课题的主要目的就是快速的了解车库某一或多个区域的灯是否处于正常工作状态，从而进行快速且及时的对出问题的区域进行维修。实际上，为了能够实现设想，必须针对这些问题（1.1中已经列举出）作出合理的解决方案。对这些问题进行分析后，决定从一下几个方面惊醒研究，基本产生了对于本系统的一些研究思路：

（1）正确的检测出哪个区域的灯损坏了是一个很关键的步骤，因为这决定了维修人员对于哪个区域的等进行维修；

（2）每个区域的数据都需要通过监控端传输正确到系统报警端，使报警端显示正确的数据，方便人员了解车库的灯是否损坏；

（3）报警端需要针对监控端传回的数据进行处理，正确的显示灯光设备坏的区域，方便管理人员了解车库各区域的灯的情况，可以准确快速的通知维修人员。

（4）如何设计合理的硬件电路，设计合理的软件确保系统稳定运行，也是需要慎重思考的。

因此，对上面几个问题的思考，通过一定的解决方法，会使得监控系统更加的完善。这几个问题的合理的解决，将会是实际监控系统正确设计和运行的良好基石。

2 系统硬件设计

整个地下车库光线多点远程监测系统主要由两个子系统组成：灯光监控系统和报警系统。系统总体结构如图1所示。

灯光监控系统由单片机STC15W401AS作为系统的主控部分，监控系统的主要功能如下：

（1）通过光线检测模块检测灯光的变化，光线变暗则说明灯损坏了；

（2）通过无线通信模块与报警系统实现无线通信，实现数据的传输；

报警系统以单片机STC89C52作为系统的主控部分，功能如下：

（1）与监控系统实现无线通信，接收各监控端传输的数据信息；

（2）通过数码管显示灯出现损坏情况的区域

图1 系统总体结构图

2.1 单片机主控模块

本系统使用STC15W401AS单片机作为监控系统的主控制器和STC89C52单片机作为报警系统的主控制器。

2.1.1 STC15W401AS单片机性能说明

STC15W401AS单片机是STC公司生产微处理器，它具有以下参数和功能：

1. 强化的8051 CPU，速率是8051的8-12倍
2. 工作电压区间：2.5V - 5.5V
3. 允许重复写入程序次数超过10万次
4. 拥有高速ADC,速度能够达到30万次每秒
5. 工作频率区间： 5MHz~35MHz
6. 可完成3路9~16位PWM (每通道系统时间小于0.6%)
7. 内部拥有高可靠复位，可以不需要外部的复位电路
8. 内部自带晶振，不需要外部晶振，
9. 拥有高速异步串行通信端口

串行口(RxD/P3.0, TxD/P3.1)可以切换到(RxD_2/P3.6, TxD_2/P3.7),
还可以切换到(RxD_3/P1.6, TxD_3/P1.7)；

1. 能够程序加密再传输，不可截获
2. 拥有高速同步串行通信端口
3. 低功耗设计：低速模式，空闲模式，掉电模式/停机模式
4. 通过I/O口（26/18/14个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）
   能够定位成四种情况：准双向口/弱上拉， 强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，而整个芯片电流不能过90mA。假如I/O口缺少，可外接74HC595来扩展I/O口，而且能采纳芯片级联增加几十个I/O口
5. 硬耐高温
6. 开发环境：在 Keill C 开发环境中，采用 Intel 8052 编译，头文件包含lt;reg51.hgt;就行

2.1.2 STC15W401AS单片机的引脚的功能介绍如表1所示：

表1 STC15W401引脚使用说明

2.1.3 STC15W401AS单片机基本电路

单片机与外围电路构成的最小系统如图2所示。具体连接和功能如下：

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