固化劑監(jiān)測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了固化劑監(jiān)測(cè)報(bào)警器。該監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置可以檢測(cè)固化劑斷流情況并進(jìn)行無(wú)線報(bào)警。該系統(tǒng)硬件部分包括信號(hào)處理電路、無(wú)線電路、顯示電路、時(shí)鐘電路、單片機(jī)、電源電路、報(bào)警電路等，軟件部分能夠檢測(cè)固化劑的斷流時(shí)間，當(dāng)斷流時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間則系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，提示生產(chǎn)人員檢測(cè)固化劑的供給情況。

【關(guān)鍵詞】nRF905 LJC18A3-B-Z/BX STC89C52

固化劑是玻璃鋼制品生產(chǎn)過(guò)程中的加工助劑。在玻璃鋼浴盆、游艇等制品噴射過(guò)程中，固化劑的用量很小，在供給過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)固化劑斷流情況，導(dǎo)致制品無(wú)法固化而報(bào)廢，另外由于固化劑屬于強(qiáng)氧化劑，傳輸固化劑的管道通常為黑色，因此固化劑是否斷流無(wú)法用肉眼進(jìn)行觀察。本文設(shè)計(jì)了一款固化劑監(jiān)測(cè)報(bào)警器，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)固化劑斷流情況，并在斷流時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。本設(shè)計(jì)以LJC18A3-B-Z/BX電容式接近開(kāi)關(guān)作為傳感器，以nRF905模塊作為通訊模塊，利用STC89C52單片機(jī)作為核心處理模塊實(shí)現(xiàn)了固化劑監(jiān)測(cè)報(bào)警器的功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)由信號(hào)處理電路、無(wú)線電路、顯示電路、電源電路、時(shí)鐘電路、單片機(jī)、報(bào)警電路等部分構(gòu)成。系統(tǒng)硬件部分組成框圖如圖1所示。

系統(tǒng)硬件電路分為發(fā)送端和接收端。發(fā)送端包括：STC89C52單片機(jī)、DC12V-DC5V、DC5V-DC3.3V電源電路、nRF905無(wú)線模塊、LCD1602顯示模塊和電容式傳感器等。接收端包括：STC89C52單片機(jī)、nRF905無(wú)線模塊、點(diǎn)陣顯示電路、報(bào)警模塊等。發(fā)送端部分采用鋰電池供電，可以檢測(cè)固化劑的斷流情況，并可設(shè)置斷流持續(xù)時(shí)間上限，可以統(tǒng)計(jì)報(bào)警次數(shù)，系統(tǒng)可以設(shè)定并顯示時(shí)間、日期、報(bào)警次數(shù)、斷流持續(xù)時(shí)間上限等信息，當(dāng)檢測(cè)到斷流時(shí)間超過(guò)斷流上限則通過(guò)無(wú)線模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。接收端接收到報(bào)警消息后，通過(guò)LED點(diǎn)陣屏進(jìn)行報(bào)警提示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)作為固化劑監(jiān)測(cè)報(bào)警器的控制核心。傳感器采用電容式傳感器LJC18A3-B-Z/BX。系統(tǒng)采用DC12V鋰電池供電，由LM7805組成的電源電路為單片機(jī)提供DC5V電源，由LM1117組成的電源電路為nRF905無(wú)線模塊提供DC3.3V電源。發(fā)送端硬件電路如圖2所示。

圖2中信號(hào)處理電路由NPN型電容傳感器、PC817光耦組成，起到電氣隔離和抗干擾作用。當(dāng)固化劑正常供給時(shí)，傳感器觸點(diǎn)斷開(kāi)，經(jīng)光耦隔離后，將單片機(jī)P2.0置為高電平，當(dāng)固化劑出現(xiàn)斷流時(shí)，傳感器觸點(diǎn)閉合，經(jīng)光耦隔離后，將單片機(jī)P2.0置為低電平。單片機(jī)通過(guò)判斷P2.0引腳狀態(tài)就可以了解固化劑的供給情況。

無(wú)線電路的作用為遠(yuǎn)程發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。核心芯片選擇丹麥Nordic公司的nRF905。nRF905與單片機(jī)的接線如圖2、圖3所示。圖中MISO、MOSI、SCK、CSN控制SPI的傳輸，包括SPI寫(xiě)操作代碼、SPI讀操作代碼、通過(guò)SPI接口向nRF905配置寄存器寫(xiě)入信息。TXEN、TRX_CE、PWR控制數(shù)字輸入，可設(shè)置發(fā)送模式或接收模式。AM、DR、CD控制數(shù)字輸出，可進(jìn)行地址匹配、載波檢測(cè)、發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

SPI寫(xiě)操作代碼的步驟為：首先，MOSI線準(zhǔn)備好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)位。其次，SCK置高，器件讀取MOSI線上的數(shù)據(jù)，SCK置低，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)的下一位。最后循環(huán)8次上述步驟。

SPI讀操作代碼的步驟為：首先，MISO線準(zhǔn)備好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)位。其次，SCK置高，主機(jī)讀取MISO線上的數(shù)據(jù)，SCK置低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的下一位。最后循環(huán)執(zhí)行8次以上步驟。

當(dāng)TX_EN=1，TRX_CE=0時(shí)為發(fā)送模式。當(dāng)TX_EN=0，TRX_CE=1時(shí)為接收模式。

nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)的步驟為：第一步，發(fā)送WTP命令，準(zhǔn)備寫(xiě)入TX有效數(shù)據(jù)。第二步，向TX-Payload寄存器寫(xiě)入TX有效數(shù)據(jù)。第三步，發(fā)送WTA命令，準(zhǔn)備寫(xiě)入TX地址。第四步，向TX-Address寄存器寫(xiě)入TX地址。第五步，TRX_CE=1，發(fā)送數(shù)據(jù)。

nRF905接收數(shù)據(jù)的步驟為：第一步，將TRX_CE=0置低，進(jìn)入standby模式。第二步，發(fā)送RRP指令。第三步，讀取接收到的數(shù)據(jù)。第四步，當(dāng)DR和AM引腳復(fù)位為低電平，接收數(shù)據(jù)。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括兩大部分，分別是發(fā)送端程序和接收端程序。

發(fā)送端主程序流程圖如圖3所示。發(fā)送端程序開(kāi)始執(zhí)行后，首先進(jìn)行nRF905、DS1302、LCD1602等芯片的初始化，然后檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，如果維持低電平，執(zhí)行無(wú)線子程序發(fā)送數(shù)據(jù)，報(bào)警計(jì)數(shù)加1，然后執(zhí)行時(shí)鐘子程序和顯示子程序，之后重新檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)的電平，保持此循環(huán)；如果是高電平，不執(zhí)行無(wú)線子程序，不進(jìn)行報(bào)警計(jì)數(shù)加1，直接執(zhí)行時(shí)鐘子程序和顯示子程序后返回。

接收端程序開(kāi)始執(zhí)行后，首先進(jìn)行各個(gè)芯片的初始化，然后檢測(cè)是否收到發(fā)送端的無(wú)線信號(hào)，若收到，啟動(dòng)報(bào)警電路，否則繼續(xù)檢測(cè)。

4 總結(jié)

經(jīng)實(shí)物驗(yàn)證，整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)接近開(kāi)關(guān)對(duì)固化劑狀態(tài)的檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)斷流時(shí)，發(fā)送端單片機(jī)通過(guò)無(wú)線模塊將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給接收端，接收端接收到信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)聲光報(bào)警電路。由于采用了鋰電池供電，方便將該監(jiān)測(cè)報(bào)警器安裝到手持式噴槍上使用；由于采用了nRF905進(jìn)行無(wú)線傳輸，方便生產(chǎn)管理人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量，而且完善了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控過(guò)程，很好的滿足了企業(yè)生產(chǎn)需求。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

田校先，衡水第一中學(xué)學(xué)生，高中在讀，喜歡自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作各種小型電子產(chǎn)品。

作者單位

衡水第一中學(xué) 河北省衡水市 053000