1、1物联网数据采集器摘要：本设计基于 ARM7 系统 LPC 2131 为核心主机， STC12C5A32AD 单片机温度采集系统，STC12C5A32AD 单片机酒精检测系统装置和STC12C5A32AD 单片机条形码读取系统装置为从机架构，12864 串行液晶显示，NRF24L01 无线传输模块.本设计可以实现：1.测量温度范围 2080C，测量精度0.1 C；2.能正确读出产品的条形码；3.能正确判断是否存在酒精气体，并在主机液晶上显示：4.能用按键实现存储功能：5. 可利用电池给各节点单独供电。关键词：ARM7 系统 LPC 2131 STC12C5A32AD 单片机温度采集最小系统 S
2、TC12C5A32AD 单片机酒精检测系统装置 STC12C5A32AD 单片机条形码读取系统装置 12864 串行液晶显示 NRF24L01 无线传输模块一、 系统方案设计、比较与论证 1.1 主机CPU核心控制模块方案一：采用比较通用的51系列单片机。51系列单片机的发展已经有很长的时间，运用非常广泛，各种技术都比较成熟，可参考的资料也很多，但此系列单片机是8位上位机处理速度不是很快，难以达到预定效果。方案二：采用基于PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S先进内核的高性能、低价格EasyARM2131最小系统。该CPU核心控制模块具有32位ARM7TDMI-S架构的内核， 47个输入、
3、输出方式可灵活配置的通用I/O口，且处理速度快、性价比高、功耗低，完全符合本设计需要。基于上述两种方案的分析，我们选用方案二。1.2 从机CPU核心控制模块方案一：采用比较通用的51系列单片机。51系列单片机的发展已经有很长的时间，运用非常广泛，各种技术都比较成熟，可参考的资料也很多，但此系列单片机没有内置AD转换器，我们需要外接ADC,这样就加大了硬件负担，也不实惠。方案二：采用STC12C5A32AD 单片机，该单片机内置10位AD转换器，方便我们直接应用模拟输入，这们大大的减少了我们硬件上连接，而且该单片机处理速度也较快，价格便宜，符合本设计需要。基于上述两种方案的分析，我们采用方案二。
4、1.3 无线模块方案一：采用无线模块nrf24L01 ，nrf24L01 是一款新型单片射频收发器件 ,工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM 频段。 nRF24L01功耗低,在以-6 dBm 的功率发射时，工作电流也只有9 mA;接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式 (掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便，价格便宜，传输距离较远，能满足本设计传输的数据，符合本设计需要。方案二：采用无线模块n RF905， 该 无 线 模 块 使 用 SPI接 口 与 微 控 制 器 通 信 ， 配 置 非常 方 便 ， 其 功 耗 也 低 ， 适用于传输数据大的场合，但其价格是nrf2
5、4L01的三倍，性价比较低。2基于上述两种方案的分析，我们采用方案一。1.4 电源设计 方案一：采用普通的双鹿9V电池，电池装载方便，价格便宜，经过7805稳压亦可得到5V供电电压，能满足本设计低功耗的需求，方案二：采用畜电池，畜电池通过用电充电可以重复使用，不过此种电池体积大，装载不方便，价格也高，性价比较低。基于上述两种方案的分析，我们采用方案一。二、总体方案设计本系统可以分为六个部分，即LPC 2131主机核心部分，STC12C5A32AD单片机温度采集系统，STC12C5A32AD 单片机酒精检测装置， STC12C5A32AD单片机条形码读取装置， 12864串行液晶显示，NRF24
6、L01无线传输模块。以LPC 2131为核心控制各个部件的信号收发。2.1 其系统总体框图如下所示：LPC 2131核心控制部件酒精检测装置温度采集系统9V 电池供电经 7805稳压输出 5V串行液晶显示条形码读取系统2.2 CPU主机核心板电路原理图：参照附近中EasyARM2131_sch_V1.1.pdf文档。三、软件设计程序设计流程图如下：3开始前进障碍物位置判断记住障碍物位置障碍物位置标志：左边有障碍物，记为 zhangai=4前方左侧有障碍物，记为 zhangai=2前方右侧有障碍物，记为 zhangai=3右边有障碍物，记为 zhangai=5若检测点有两个以上的障碍物，着相应的
7、标记为以上标志的组合，如zhangai=2345，表示小车的四个检测点都有障碍物。判断障碍物标志值，执行相应的动作Zhangai=4，左侧有障碍物，小车往右拐小角度,然后继续走直线Zhngai=2，前左侧有障碍物，小车往右拐小角度，然后继续走直线Zhangai=3前右侧有障碍物，小车往左拐小角度，然后继续走直线Zhangai=5，右侧有障碍物，小车往右拐小角度，然后继续走直线Zhangai=24 或zhangai=234,小车往右拐大角度，然后继续走直线。Zhangai=23，小车直线往前走。然后继续走直线。Zhangai=35或zhangai=345，小车往左拐大角度。然后继续走直线。4源程
8、序如下：四、系统调试与测试数据4.1 温度的测试方案：用标准的摄氏温度计为基准，对照做好的温度检测装置，观察并记录对比温度及精度仪器：摄氏温度计测试数据：温度计温度/c 温度检测装置的温度/c温度比较1 温度比较2温度比较3精度 0.1 0.14.2 条形码的读取方案：用改装好的读码头读取条形码，经做好的条形码读取装置通过无线方式传送给主机LPC2131 并显示出来，显示出来的码数和真实码比较，两码一致，表明条形码读取装置能正确读取条形码。仪器：读码头，条形码 测试数据：条形码的真实码 读取装置的读取码两码比较测试结果 两码一致，表明条形码读取装置能正确读取条形码。4.3 酒精检测方案：用酒精
9、传感装置的传感头靠近装满酒精的瓶口，启用无线方式将检测到的酒精数据传送给主机 LPC2131,并显示出来，随酒精浓度的不同，可采集到不同的数据，则液晶上显示的数据就会有变化，数据的变化则表明酒精传感装置能正确判断是否存在酒精气体，并在主机上显示。仪器：瓶装酒精测试数据：酒精浓度 显示的数值酒精浓度 1 10% 酒精浓度 2 50% 五、总结5经过这四天三夜的奋力拼搏，我们小组 3 人共同协作，终于完成了本次大赛的设计，基本功能全部实现，发挥部分也完成了三项，实现了题目中的要求。比赛过程中我们发现了很多问题，如采集温度精度的调节，无线数据传输的从发主收，三对一的收发兼容模式，程序的调试和硬件的检
10、测等等。一个问题解决不了就会影响后面的进度，所以，为了能尽快的解决当前的问题，我们想了很多办法，相互之间进行督促和合作，经过我们紧张的工作，及时的调试，最后终于完成了物联网数据采集器的系统设计。经过此次电子大赛让我们对 ARM7 系统的设计及编程原理有了深刻的认识和理解，感受到无线数据传输的乐趣，同时也深刻的体会到了共同协作和团队精神的重要性，每位都要尽心做好自己的工作，一个都不能松懈，相互督促，想互合作，提高了我们解决问题的能力，当然，我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正，谢谢！六、参考文献1、周立功 深入浅出ARM7LPC2131/214X 北
11、京航空航天大学出版社 2005年附件 1、 附件11234567891011121314151617181920J1212864R31kA1 K 2D54148A1 K 2D64148GNDVCCVCC GND VCCVCCGNDGNDP022P023P025P026P027R45KGND12345J11CON512J15+5V12J16+5V12J17+5VP022P023P027P025P026AA K KD412J14+5V液晶12864显示电路2、 附件261122R171K1122R16101122R151K1122R1220K11 2 2R1120K1122R1320K11 2 3
12、W2RP210K1 122 R1420KVCCVCC+ 3- 2OUT1 GND4VCC8LSA1735812J5V-OUT A01B0 4H15H02A13B1 6M31123W 2RP1200K12J35V VCC传传传传传传传3、 附件3P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78REST9 P3.010P3.111 P3.212P3.313 P3.414P3.515 P3.616P3.717 X218X119 GND20 P2.0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN
13、29ALE 30EA/VPP 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VDD 40IC1STC12C5A32ADR410KC925PC825PC1210UY212MVCCP31P32P33P361122R110K1 122 R520kK+3-2OUT 1GND4VCC8LS1ALM358R210KQ28550VCC123456789J25.1KVCC RST123J7LM35RSTS12 RST11 2 2S7*S8*S9*S11*P34P35P33P32P34P35P37P30P2012JP4xiazhaikou12
14、J109VR13510VCCS6SW DPDTP10P11P12P13P14P15P16P17P3612345678J8CON8ADC07器器器器 器器器器器1122U12BELLRP350K传传传传传传传9v9v12345678J4*12345678J5*123J6 7805 C0047UF9vP10AAKKD1LED传传传传4、 附件47P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78REST9 P3.010P3.111 P3.212P3.313 P3.414P3.515 P3.616P3.717 X218X119 GND20 P2.0 21P2.1
15、 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN 29ALE 30EA/VPP 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VDD 40IC1STC12C5A32ADR410KC925PC825PC1210UY212MVCCP31P32P33P36R210KQ28550VCC123456789J25.1KVCC RSTRSTS12 RST11 2 2S7*S8*S9*S11*P34P35P33P32P34P35P37P30P2012JP4xiazhaikou12J109VR13510VCCS6SW DPDTP10P11P12P13P14P15P16P17P3612345678J8CON8ADC07器器器器器1122U12BELL传传传传传传传12345678J4*12345678J5*123J6 7805 C0047UF9v AAKKD1LED
