论文总字数：20683字

目 录

摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 开发现状 1

1.3 设计的意义与目的 1

2 系统方案设计 2

2.1 系统运行概述 2

2.2 无线传输模块的选择方案与论证 2

2.3 微控制器的选择方案与论证 3

2.4 显示屏的选择方案与论证 3

3 硬件设计 4

3.1 无线传输发射端 4

3.2 控制模块 4

3.3 传感器模块 6

3.4 ADC0832与单片机接口电路 7

3.5 NRF24L01部分 7

3.5.1 NRF24L01简介 7

3.5.2 NRF24L01管脚特性 8

3.5.3 单片机与无线模块的接口—SPI总线 8

3.5.4 NRF24L01和单片机接口电路 8

3.6 无线传输接收端 9

3.7 LCD1602与单片机接口电路 9

3.8 有线传输部分 10

3.9 RS485传输部分 10

3.10 发射端和接收端原理图..................................................................................................12

4 单元模块设计 13

4.1 蜂鸣器报警电路设计 13

4.2 电源自锁开关系统设计 14

4.3 按键系统设计 14

4.4 电压调节部分设计 15

4.5 LED状态指示部分设计 15

5 系统软件设计 16

5.1 软件开发环境介绍 16

5.2 系统总体流程图 17

5.3 无线传输发送程序功能介绍 18

5.3.1 数据采集子程序 19

5.3.2 无线发送模块子程序 19

5.4 无线传输接收端程序功能介绍 20

5.5 保护报警子程序 21

5.6 LCD1602显示模块子程序 22

5.7 按键扫描子程序 23

6 调试与检测 24

6.1 硬件的焊接 24

6.2 硬件测试 25

6.3 测试结论 27

7 总结与展望 27

7.1 总结 27

7.2 展望 27

参考文献 28

致谢 29

基于STC89C52的磁感应强度检测计的设计

宋启珍

,China

Abstract: This design with STC89C52 single-chip microcomputer as the core, uses RS485 module and NRF24L01 module transmission, the system consists of two parts, wireless transmission and cable transmission, these two transmission mode can use the button switch freely. The signal collected by hall sensor is converted to digital signal by ADC0832, and the transmission of NRF24L01 and RS485 is processed by MCU, and the magnetic induction intensity is finally shown on LCD1602.

The hardware part includes hall sensor acquisition module, AD conversion module, wireless transmission module, display module, RS485 module and buzzer alarm module. Software part use C language to write, and use the KEIL software system program design, system hardware circuit principle diagram making main using PROTEL 99 SE software for design and production of PCB, stay after the success of the simulation of real production and debugging, finally successful design completed the magnetic induction intensity testing meter. The system has stable wireless transmission, high accuracy of system detection, remote transmission distance and convenient use.

Key words: STC89C52; ADC0832; LCD1602; NRF24L01

1、绪论

1.1、设计背景

磁感应强度检测器的使用有着悠久的历史，最早的检测装置已有几千多年的历史，在古代，人们通过这种磁场检测装置来辨别方向，就比如说我国古代的司南。随着现代技术的发展，磁场检测器也取得了飞速的发展，磁场检测技术已经向着传输速度快、准确度高、传输距离远以及智能化的方向发展。根据所测的磁场强度的不同，磁场强度检测计大致可分为低强度磁场检测计、中强度磁场检测计以及高强度磁场检测计。对于磁场强度的检测，现在市面上所出现的磁场强度检测计缺点很多，比如说速度慢、测量距离近、携带非常笨重、非智能化等。本设计制作的磁场强度检测装置具有速度快、测量距离远、使用便捷、准确度高等优点，并且通过单片机的处理后可以将检测到的磁场信号传输到液晶显示屏上显示。本设计制作的磁场强度检测计的控制器器采用STC89C52，这种单片机在大学课本上就已经接触过，引脚非常简单。在模数转换部分采用8位的模数转换器ADC0832，这种芯片体积小，引脚比较简单、源程序编译也相对容易。本设计中，磁场强度检测仪器所测量的数据少，8位的模数转换芯片就足够了，而且这种芯片性价比高，在市场上购买也很容易、源程序编译也比较简单，在所有模数转换芯片中这已经是最好选择了。NRF24L01的选用是本设计的重要组成部分，使用无线传输模块，大大增强了系统的传输速率和传输距离，使用这种芯片也优化了本次设计，使得整个系统能完成更加复杂的工作。选用RS485模块使得本系统有两种传输方式可以用来选择，即无线传输和有线传输。液晶显示采用LCD1602显示，由于需要显示的内容不多，只需要显示字符即可，用这块显示屏就行了，其程序编译相对简单，大大减少了工作量。

1.2、开发现状

传统的磁感应强度检测计是根据超导效应法、磁力法、电磁感应法、磁共振法等物理方法来制作的，这种方法虽然简单，但是其速度慢、测量距离有限而且精确度低。本设计制作的磁感应强度检测计用RS485和NRF24L01进行传输，减少了测量误差，使得传输速率和传输距离增加。使用单片机进行控制，因为它有非常多的串口,使得系统的抗干扰能力大大增加，此外，还设计了蜂鸣器报警电路，使得系统的安全性得到了提高。本次设计由于合理的电路设计以及元器件的高效使用，预测本系统将具备价格便宜、低功耗、准确度高、抗干扰能力强等优点。综上所述，本磁感应强度检测装置将会是一款能够适应时代发展要求的检测装置。

1.3、设计的意义与目的

随着科技的发展，磁感应强度检测已经广泛应用于工业、科研、教育等行业中。而在许多大学甚至高中的实验室里就需求一款体积小、价格便宜、使用起来便捷的磁感应强度检测计，也希望在一些比较复杂的环境条件下也能使用。因此，根据目前的实际状况，制作出一种性价比比较高的磁感应强度检测装置来方便科研，甚至高中、大学的教学就显得非常迫切。综上所述，本设计对高中和大学的教育有着重大意义。

2、系统方案设计

2.1、系统运行概述

本次设计为制作基于STC89C52的磁感应强度检测系统，主要实现信号采集、模数转换、无线传输、RS485实现双机通信、LCD1602显示、超过磁场上限报警等功能。系统由无线传输和有线传输两部分组成，无线传输部分由发射端和接收端组成，由NRF24L01实现，有线传输部分由两个单片机间接RS485组成，并且有线传输部分和无线传输部分可以使用按键自由选择，这两部分相互依存也相互独立，无论是有线还是无线都实现了单片机双机通信。

无线传输发射端是采用霍尔传感器检测磁感应强度，经模数转换后，由STC89C52处理经ADC0832转换后的数字信号，并控制NRF24L01无线模块把数据发射出去，接收端的无线传输模块收到数据后，通过SPI通信把数据传给另一个单片机并经过处理后，由LCD1602显示磁感应强度。有线传输部分主要是在两个单片机之间用RS485传输。系统运行过程为，当系统的电源开关按下时，霍尔传感器立即采集信号，模数转换结束后经单片机处理，并经NRF24L01和RS485传输，最后把数据发给LCD1602显示出磁感应强度。当电源开关关闭时立即停止。简易的系统方框图如图2.1所示。

传感器

ADC0832

NRF24L01

LCD1602

NRF24L01

STC89C52

RS485

RS485

STC89C52

图2.1 系统框图

2.2、无线传输模块的选择方案与论证

第一个方案：使用NRF401发射接收模块。它是无线双向传输信息的，该模块以芯片NRF401为核心，具有高速率、低功耗、使用便捷等特点，但费用过高，不太符合本次设计的实际情况。

第二个方案：使用NRF905模块。这种芯片功耗低，节约资源。它和许多无线收发模块一样，使用SPI接口与单片机相接。但其传输速率相较于NRF24L01较慢。

第三个方案：使用NRF24L01无线传输模块。它的数据传送率为1或2Mbps,拥有自动重发和自动应答的能力，而且它对晶体振荡器的要求也是异常的低，易使用，性价比很高。

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