太陽能無線感測網路警示系統

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1 南台科技大學 九十八學年度畢業專題成果報告 專題名稱 : 無線多功能環境監測裝置 系所 : 電子工程系 指導老師 : 阮雲騰教授 專題學生 :0 陳佑銓 中華民國九十九年六月

2 無線多功能環境監測裝置 學制 / 班級 : 四年制 / 通訊四乙指導老師 : 阮雲騰老師學生學號 / 姓名 :0 陳佑銓 摘要本論文主要研究的方向是利用無線傳輸方式傳送溫度 溼度 光度的變化, 串列埠與 MAX- 端的電路板相連, 然後無線模組與藍芽端的 MAX- 作溝通, 在藉由感測器來控制藍芽無線傳接收資料. 前言在現實生活中許多東西都擺脫不了溫度的影響, 隨著地球暖化的影響, 週遭溫度也會隨著變化與增加, 但很多產品必須維持在一定的溫度範圍內, 才能保存東西的品質與發揮最大效能, 因此, 本專題中, 藉由溫度的控制的來監測產品的品質, 透過互動式的介面, 監控者可以即時了解目前產品所受的溫度影響, 來做監控 ( )專為控制運用所設計的 位元 CPU ( )有完整的單位元邏輯運算指令 ( )有 條( 個 Port )雙向且每條都可以被單獨定址的 I/O ( )內部有 Byte 可供讀 / 寫的 RAM ( )內部有兩個 位元 Timer/Counter ( )有一個通信用的雙工 UART (串列 I/O ) ( )可接受 個中斷源, 且有 層優先權的中斷結購 ( )內部有時脈震盪器(最高頻率可到 MHz ) ( )內部有 K 的程式記憶體 ( 0 )可在外部擴充到 K 程式記憶體( EPROM ) ( )可在外部擴充 K 資料記憶體( RAM ). 產品功能以 MAX- IC 為主控器, 運用了組合語言編輯及模擬 設計成數位溫度計, 以模擬單晶片配合感測器與類比轉數位 IC ADC00 組合成可感測 0 至 00 每 為一個解析度的感測電路, 利用 ADC 把類比訊號轉換成數位訊號, 並與設定溫度做比較以決定是否啟動裝置進行調整, 而達到溫度調控之目的. 硬體介紹. MAX- 簡介 用來自動控制作業, 如感測訊號擷取 循序控制 控制輸出 近年來單晶片的功能不斷的加強, 價格也便宜, 傳統的 MAX- 也成為學術上的使用, 所以目前在業界使用極為廣泛 ( 圖 ).- MAX- 主要功能 圖 MAX- 單晶片接腳及功能. 腳位 - P.0-P. : 此 支腳為 MCS- 第一個輸入 / 輸出埠, 簡稱為 P

3 為控制 ADC 00 類比 / 數位的訊號輸出,P 輸出中斷至 ADC00 藉由 P0 輸入傳到 MAX- 解碼然後再由藍芽輸出 (MAX- 的第 腳 ) 到電腦程式判斷後, 傳給藍芽, 最吼藍芽回傳給 MAX-(MAX- 第 0 支腳 ) => MAX- 傳送訊號至 LED. 腳位 MAX- 的重置( Reset )輸入腳, 當這隻腳由外部輸入 High ( +v )的信號時,0 就被重置, 而位址從 0000H 開始執行程式. 腳位 0- P.0-P. 此 支腳為 MCS- 第三個輸入 / 輸出埠, 簡稱 P, 只用到 P.0 和 P. 作接收和發送. 腳位. XTAL/XTAL 脈接腳 : 兩支腳上跨接一個.0 MHz 的震盪石英晶體, 內部的震盪器就會產生大約 MHz 的工作頻率, 供內部使用. 腳位 0 VSS : 電源接地端. 腳位 - P.0-P. 此 支腳為 MCS- 第二個輸入 / 輸出埠, 簡稱為 P, 單純做為訊號輸出 控制 ADC00 的中斷, 一支腳只針對一種機器做控制 ( 兩種狀態, 無解碼 ), 隻腳, 共有 的 次方種 ( 種 ) 動作 =>. 腳位 PSEN 是 Program Store Enable, 程式儲存致能信號 當提取外部程式記憶體時, 每一機械週期,PSEN 會動作 次 當存取外部資料記憶體時,PSEN 接腳保持在高電位, 即跳過 次未動作,CPU 於此時間內, 存取外部資料. 腳位 0 ALE/PROG: 位址閂鎖致能 / 燒錄脈波輸入 當 CPU 對外部記憶體存取資料時, 此腳輸出脈波的負緣, 可將埠 0 (P0) 所送出之低位元組位址閂鎖在閂鎖器中 ( 如 LS) 在沒有存取外部記憶體時, 此腳會固定輸出一時脈, 其頻率為振盪頻率的 / 倍 當在進行燒錄 (Program) 動作時, 此腳負責接收外部送來的燒錄脈波信號. 腳位 EA: 外部存取致能 當 EA=0 時 MAX- 一律執行外部程式記憶體的程式 當 EA=+ 時 MAX- 則是自內部 ROM 或 EPROM 讀取程式執行 0. 腳位 - P0.0-P0. : 此 支腳為 MCS- 第 0 個輸入 / 輸出埠, 簡稱 P0 除了單純做為 I/O 使用外, 如果再 0 的外面擴充程式記憶體或資料記憶體時,P0 就當作位 址匯流排( A0-A )和資料匯流排( D0-D )多工使用, 再此專題做為 ADC00 的訊號輸入. 腳位 0 VC C : 正電源 (+V) 接腳. 藍芽簡介 隨著人類經濟活動的活躍, 短距離無線通訊技術 漸漸受到重視, 其中藍芽 (Bluetooth) 無線技術以提 供低價位 低功率消耗, 並可同時提供語音資料傳輸 而吸引眾多目光 ( 圖 ).- 藍芽模組接腳 所用到的接腳如下 : 腳位 / GND : 接地 腳位 圖 藍芽模組接腳

4 正電源. 伏特 腳位 / UART_TX / RX : 串列輸出 / 輸入埠接 MAX- 的 RX / TX 腳位 RESET : 重置輸入腳 腳位 ~ 接鮑率 腳位 接 LED 燈.- ADC00 接腳配置 圖 電路圖及接腳介紹. ADC00 簡介數位 / 類比轉換器一般簡稱為 ADC(Analog to Digital Converter)ADC 主要的功能是將自然中的類比訊號, 像是 : 溫度 電壓 重量或亮度, 轉換成微電腦可以處理的數位訊號 ( 圖 ).- ADC00 電路圖及接腳介紹 CS WR IC 動作 0 0? 數位資料則會被送到輸出埠 0? D0 到 D 為浮接狀態 0? D0 到 D 為浮接狀態 0? 0 ADC00 做清除的動作 0 0-> ADC 便會開始轉換 將轉換完資料輸出至 0 PIN (CS ).. 晶片選擇信號 與 WR 接腳的致能情形來 判斷讀出或寫入與否, 為低態致能 PIN ( )..外部讀取轉換結果之控制腳輸出信號,/ 為 HIGH 時,DB0~DB 處於高阻抗,/ 為 LOW 時, 數位資料才會輸出 PIN ( WR )..用來啟動轉換的控制輸入, 將類比訊號轉換成數位訊號 相當於 ADC 之轉換開始 (/CS=0 時 ), 當 /WR 由 HIGH 變為 LOW 時, 轉換器被清除, 當 /WR 回到 HIGH 時, 轉換器正式開始 PIN PIN (CLK IN CLKR)..時脈輸入 輸出 時脈輸入可直接連接處理單元的時脈訊號 而時脈輸出, 其頻率最大值不可大於 0KHz, 一般可選用外部或內部來提供時脈

5 PIN ( INTR ).. 中斷請求, 為低態致能, 在轉換期間為高位準.- IC 0 電路圖 INTR 將會由 0 已告知 0 或其他的處理單元完成轉換, 已可以讀取數位資訊 PIN PIN (VIN(+) VIN(-))..類比輸入電壓的差動輸入端, 輸入電壓 VIN= VIN(+)-VIN(-),VIN(-) 通常是接地, 而 VIN(+) 是輸 入欲轉換之類比電壓訊號,ADC00 會將 VIN 轉換成數位訊號 PIN (A GND)..類比電壓的接地端 PIN (VREF )..類比參考電壓輸入,VREF 為類比輸入電壓 VIN 的上限值 若是 PIN 空接, 則 VIN 的上限值即為 VCC PIN 0 (D GND)..數位電壓的接地端 PIN ~ PIN (DB ~ DB0).. 圖 IC 0 電路圖.- CD 00 簡介及電路圖為十六緩衝器單片互補 CMOS 的集成電路構造與 N 溝道和 P 溝道增強模式電晶體 ( 圖 ) 轉換完的數位資訊輸出 必須是 CS =0 與 =0 時才能讀取, 否則其資訊無意義 PIN 0 (VCC)..電壓輸入端 圖 CD 00 簡介及電路圖.- ADC00 時序圖 使用十六進制緩衝區, 以輪廓校正的 CMOS TTL 電轉換器, 或者 CMOS 電流驅動器, 並在 VDD =.0V, 他們可直接驅動兩個校正 / TTL 負載比整個工作溫度範圍.- HSM-0G 溫濕度計簡介 HSM-0G 應用在相對濕度, 可轉換為標準電壓輸 出 ( 圖 ) 圖 讀取數位資料的時序圖

6 Title A A 0 D? CA P CS WR C? B B A? DB DB DB DB DB DB D? GN D VccRE F.V RX TX 0 LED CA P CS WR 0 C? A? C DB DB DB DB DB DB D? C WR VccRE F RX D TX D 0 0 X X 0 CA P 0P C 0P CA P C T T0 CS WR C? INT INT0 P 0 P P P P P P P 0 D P 0 P P P P P P P P0 0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 K DB DB DB DB DB DB VccRE F D GN D GN D Vin Vin 0.V.- HSM-0G 圖及功能.-0 電路圖 Size Nu mb er Rev isio n B Date: -No v Sh eet o f File: H:\ 專題 \ 電路圖 \ 電路圖 \My Desig n. d d bdrawn By : CO N Pin 功能 溫度輸出 接地 AD C0 0 CL K-IN CL K-R RE S INTR Vref/ AD C0 0 濕度輸出 PO T msb D B ZEN ER +. V Co mp o n en t_ A RE SPAC K A-GN D 00 Vin (+) RE S lsb DB0 Vin (-) Vcc (+.0V ) 00 A S? SW - W AY LED -o u t A K RP? RE SPAC K CL K-IN RF -o u t CL K-R RE S INTR Vref/ PO T msb D B ZEN ER A-GN D 0 AL E/P PSEN Vin (+) RE SET lsb DB0 Vin (-) RE S SW -PB A RE SPAC K.0 EA /VP AD C0 0 CL K-IN CL K-R RE S INTR Vref/ msb D B A? PO T D? ZEN ER A-GN D Vin (+) lsb DB0 Vin (-) RE S Vo u t +. V + V 0 Vo u t 圖 HSM-0G 圖及功能 圖 軟體畫的電路圖.- LM 運算放大器簡介. 軟體介紹 特徵 : 內部頻率補償增益 寬電源電壓範圍 V 的 - V 的 輸入共模電壓範圍包括地面 大型直流電壓增益 ( 圖 ) 藉由資料傳送到 0, 按下開始鍵使溫度介面開始執 行 ( 圖 0).- 電路圖 圖 運算放大器電路圖 圖 0 介面控制 執行時,VB00 開始顯示出溫度介面, 可將介面開 始與關閉 ( 圖 )

7 系統流程圖 藍芽 藍芽 Max- USB 風扇 ADC00 灑水系統 VB 介面 LM 資料庫 圖 溫度介面 溫度 溼度 太陽 圖表 流程圖 溫度顯示表 : 在圖表上顯示 ( 圖 ) 參考文獻 圖 圖表上顯示溫度 []. Access 00 徹底研究 : 入門應用 設計實例與資料庫理論 / 位元文化編著臺北市 : 文魁資訊,00 年 月出版 []. ASP.NET. 精要剖析 / 呂高旭編著臺北市 : 文魁資訊,,00 年 月出版 []. Visual Basic 00 程式設計 / 葉倍宏編著臺北縣土城市 : 全華圖書,00 年 月出版 []. Visual Basic 00 程式設計經典 / 曹祖聖等著臺北市 : 碁峰資訊,00 年 月出版 []. 用實例學 ASP.NET.. 基礎篇 - 使用 VB / 章立民研究室著臺北市 : 碁峰資訊,00 年 月出版 []. 單晶片 0 實作入門 / 陳明熒編著臺北市 : 文魁資訊,00 年 月出版 []. 0 單晶片徹底研究. 入門篇 / 林伸茂著,00 年 月出版 []. 藍芽 : 無線連結技術 / Jennifer Bray,Charles F. Sturman 原著 ; 林俊宏等編譯臺北市, 全華, 00 年 月出版 []. 應用藍芽組件之無線監控整合系統 / 蘇冠源等著臺中縣霧峰鄉, 蘇冠源,00 年 月出版 [0]. 溫度感測之類比 : 數位轉換晶片設計 / 楊閎軒等著臺中縣霧峰鄉, 楊閎軒,00 年 月出版 []. 0/ 單晶片微電腦原理與應用 / 李克宇, 黃新賢, 陳瑞錡編著, 知城數位,00 年 月出版

8 結論這專題使用 MAX- IC 為主控器, 運用了組合語言編輯及模擬 設計成數位溫度計, 利用 ADC 把類比訊號轉換成數位訊號, 並與設定溫度做比較以決定是否啟動裝置進行調整, 而達到溫度調控之目的 讓我了解到 MAX- 單晶片 編 / 解碼晶片及無線模組等硬體, 也分別使用 Visual Basic 00, 和組合語言來撰寫 PC 和 MAX- 單晶片的程式, 所以此專題真是令我們得到許多知識, 讓我們學習到了許多軟硬體方面的知識

2-2 第二章系統分析 XTAL1/ (19/18): 時脈接腳 1. 使用內部振盪器 C1 XTAL1 C2 VSS 2. 使用外部時脈 圖 2-2 使用內部振盪器接線圖 時脈輸入 空接.. 時脈輸入 XTAL1 XTAL1 時脈輸入 XTAL1 VSS VSS VSS (a) (b) (c) 圖

2-2 第二章系統分析 XTAL1/ (19/18): 時脈接腳 1. 使用內部振盪器 C1 XTAL1 C2 VSS 2. 使用外部時脈 圖 2-2 使用內部振盪器接線圖 時脈輸入 空接.. 時脈輸入 XTAL1 XTAL1 時脈輸入 XTAL1 VSS VSS VSS (a) (b) (c) 圖 8051 單晶片 C 語言設計實務 2-1 2-1 接腳說明 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST (RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTA L2 XTA L1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

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