固化劑監測報警器設計

本設計以STC89C52單片機為核心，設計了固化劑監測報警器。該監測報警裝置可以檢測固化劑斷流情況并進行無線報警。該系統硬件部分包括信號處理電路、無線電路、顯示電路、時鐘電路、單片機、電源電路、報警電路等，軟件部分能夠檢測固化劑的斷流時間，當斷流時間超過設定時間則系統進行報警，提示生產人員檢測固化劑的供給情況。

【關鍵詞】nRF905 LJC18A3-B-Z/BX STC89C52

固化劑是玻璃鋼制品生產過程中的加工助劑。在玻璃鋼浴盆、游艇等制品噴射過程中，固化劑的用量很小，在供給過程中經常出現固化劑斷流情況，導致制品無法固化而報廢，另外由于固化劑屬于強氧化劑，傳輸固化劑的管道通常為黑色，因此固化劑是否斷流無法用肉眼進行觀察。本文設計了一款固化劑監測報警器，用來實時監測固化劑斷流情況，并在斷流時進行遠程報警。本設計以LJC18A3-B-Z/BX電容式接近開關作為傳感器，以nRF905模塊作為通訊模塊，利用STC89C52單片機作為核心處理模塊實現了固化劑監測報警器的功能。

1 系統總體設計

本設計由信號處理電路、無線電路、顯示電路、電源電路、時鐘電路、單片機、報警電路等部分構成。系統硬件部分組成框圖如圖1所示。

系統硬件電路分為發送端和接收端。發送端包括：STC89C52單片機、DC12V-DC5V、DC5V-DC3.3V電源電路、nRF905無線模塊、LCD1602顯示模塊和電容式傳感器等。接收端包括：STC89C52單片機、nRF905無線模塊、點陣顯示電路、報警模塊等。發送端部分采用鋰電池供電，可以檢測固化劑的斷流情況，并可設置斷流持續時間上限，可以統計報警次數，系統可以設定并顯示時間、日期、報警次數、斷流持續時間上限等信息，當檢測到斷流時間超過斷流上限則通過無線模塊進行遠程報警。接收端接收到報警消息后，通過LED點陣屏進行報警提示。

2 系統硬件電路設計

本設計選用STC89C52單片機作為固化劑監測報警器的控制核心。傳感器采用電容式傳感器LJC18A3-B-Z/BX。系統采用DC12V鋰電池供電，由LM7805組成的電源電路為單片機提供DC5V電源，由LM1117組成的電源電路為nRF905無線模塊提供DC3.3V電源。發送端硬件電路如圖2所示。

圖2中信號處理電路由NPN型電容傳感器、PC817光耦組成，起到電氣隔離和抗干擾作用。當固化劑正常供給時，傳感器觸點斷開，經光耦隔離后，將單片機P2.0置為高電平，當固化劑出現斷流時，傳感器觸點閉合，經光耦隔離后，將單片機P2.0置為低電平。單片機通過判斷P2.0引腳狀態就可以了解固化劑的供給情況。

無線電路的作用為遠程發送或接收數據。核心芯片選擇丹麥Nordic公司的nRF905。nRF905與單片機的接線如圖2、圖3所示。圖中MISO、MOSI、SCK、CSN控制SPI的傳輸，包括SPI寫操作代碼、SPI讀操作代碼、通過SPI接口向nRF905配置寄存器寫入信息。TXEN、TRX_CE、PWR控制數字輸入，可設置發送模式或接收模式。AM、DR、CD控制數字輸出，可進行地址匹配、載波檢測、發送或接收數據。

SPI寫操作代碼的步驟為：首先，MOSI線準備好需要發送的數據位。其次，SCK置高，器件讀取MOSI線上的數據，SCK置低，準備發送數據的下一位。最后循環8次上述步驟。

SPI讀操作代碼的步驟為：首先，MISO線準備好需要發送的數據位。其次，SCK置高，主機讀取MISO線上的數據，SCK置低，準備接收數據的下一位。最后循環執行8次以上步驟。

當TX_EN=1，TRX_CE=0時為發送模式。當TX_EN=0，TRX_CE=1時為接收模式。

nRF905發送數據的步驟為：第一步，發送WTP命令，準備寫入TX有效數據。第二步，向TX-Payload寄存器寫入TX有效數據。第三步，發送WTA命令，準備寫入TX地址。第四步，向TX-Address寄存器寫入TX地址。第五步，TRX_CE=1，發送數據。

nRF905接收數據的步驟為：第一步，將TRX_CE=0置低，進入standby模式。第二步，發送RRP指令。第三步，讀取接收到的數據。第四步，當DR和AM引腳復位為低電平，接收數據。

3 軟件設計

軟件設計包括兩大部分，分別是發送端程序和接收端程序。

發送端主程序流程圖如圖3所示。發送端程序開始執行后，首先進行nRF905、DS1302、LCD1602等芯片的初始化，然后檢測接近開關信號，如果維持低電平，執行無線子程序發送數據，報警計數加1，然后執行時鐘子程序和顯示子程序，之后重新檢測接近開關的電平，保持此循環；如果是高電平，不執行無線子程序，不進行報警計數加1，直接執行時鐘子程序和顯示子程序后返回。

接收端程序開始執行后，首先進行各個芯片的初始化，然后檢測是否收到發送端的無線信號，若收到，啟動報警電路，否則繼續檢測。

4 總結

經實物驗證，整個系統能夠實現接近開關對固化劑狀態的檢測，當出現斷流時，發送端單片機通過無線模塊將報警信號發送給接收端，接收端接收到信號時，啟動聲光報警電路。由于采用了鋰電池供電，方便將該監測報警器安裝到手持式噴槍上使用；由于采用了nRF905進行無線傳輸，方便生產管理人員及時掌握現場生產情況，不僅保證了產品質量，而且完善了企業的產品質量監控過程，很好的滿足了企業生產需求。

參考文獻

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[2]趙建華.基于nRF905的溫室無線數據傳輸系統[J].機電產品開發與創新，2009（05）：42-43.

作者簡介

田校先，衡水第一中學學生，高中在讀，喜歡自己動手設計、制作各種小型電子產品。

作者單位

衡水第一中學 河北省衡水市 053000