固化剂监测报警器设计

本设计以STC89C52单片机为核心，设计了固化剂监测报警器。该监测报警装置可以检测固化剂断流情况并进行无线报警。该系统硬件部分包括信号处理电路、无线电路、显示电路、时钟电路、单片机、电源电路、报警电路等，软件部分能够检测固化剂的断流时间，当断流时间超过设定时间则系统进行报警，提示生产人员检测固化剂的供给情况。

【关键词】nRF905 LJC18A3-B-Z/BX STC89C52

固化剂是玻璃钢制品生产过程中的加工助剂。在玻璃钢浴盆、游艇等制品喷射过程中，固化剂的用量很小，在供给过程中经常出现固化剂断流情况，导致制品无法固化而报废，另外由于固化剂属于强氧化剂，传输固化剂的管道通常为黑色，因此固化剂是否断流无法用肉眼进行观察。本文設计了一款固化剂监测报警器，用来实时监测固化剂断流情况，并在断流时进行远程报警。本设计以LJC18A3-B-Z/BX电容式接近开关作为传感器，以nRF905模块作为通讯模块，利用STC89C52单片机作为核心处理模块实现了固化剂监测报警器的功能。

1 系统总体设计

本设计由信号处理电路、无线电路、显示电路、电源电路、时钟电路、单片机、报警电路等部分构成。系统硬件部分组成框图如图1所示。

系统硬件电路分为发送端和接收端。发送端包括：STC89C52单片机、DC12V-DC5V、DC5V-DC3.3V电源电路、nRF905无线模块、LCD1602显示模块和电容式传感器等。接收端包括：STC89C52单片机、nRF905无线模块、点阵显示电路、报警模块等。发送端部分采用锂电池供电，可以检测固化剂的断流情况，并可设置断流持续时间上限，可以统计报警次数，系统可以设定并显示时间、日期、报警次数、断流持续时间上限等信息，当检测到断流时间超过断流上限则通过无线模块进行远程报警。接收端接收到报警消息后，通过LED点阵屏进行报警提示。

2 系统硬件电路设计

本设计选用STC89C52单片机作为固化剂监测报警器的控制核心。传感器采用电容式传感器LJC18A3-B-Z/BX。系统采用DC12V锂电池供电，由LM7805组成的电源电路为单片机提供DC5V电源，由LM1117组成的电源电路为nRF905无线模块提供DC3.3V电源。发送端硬件电路如图2所示。

图2中信号处理电路由NPN型电容传感器、PC817光耦组成，起到电气隔离和抗干扰作用。当固化剂正常供给时，传感器触点断开，经光耦隔离后，将单片机P2.0置为高电平，当固化剂出现断流时，传感器触点闭合，经光耦隔离后，将单片机P2.0置为低电平。单片机通过判断P2.0引脚状态就可以了解固化剂的供给情况。

无线电路的作用为远程发送或接收数据。核心芯片选择丹麦Nordic公司的nRF905。nRF905与单片机的接线如图2、图3所示。图中MISO、MOSI、SCK、CSN控制SPI的传输，包括SPI写操作代码、SPI读操作代码、通过SPI接口向nRF905配置寄存器写入信息。TXEN、TRX_CE、PWR控制数字输入，可设置发送模式或接收模式。AM、DR、CD控制数字输出，可进行地址匹配、载波检测、发送或接收数据。

SPI写操作代码的步骤为：首先，MOSI线准备好需要发送的数据位。其次，SCK置高，器件读取MOSI线上的数据，SCK置低，准备发送数据的下一位。最后循环8次上述步骤。

SPI读操作代码的步骤为：首先，MISO线准备好需要发送的数据位。其次，SCK置高，主机读取MISO线上的数据，SCK置低，准备接收数据的下一位。最后循环执行8次以上步骤。

当TX_EN=1，TRX_CE=0时为发送模式。当TX_EN=0，TRX_CE=1时为接收模式。

nRF905发送数据的步骤为：第一步，发送WTP命令，准备写入TX有效数据。第二步，向TX-Payload寄存器写入TX有效数据。第三步，发送WTA命令，准备写入TX地址。第四步，向TX-Address寄存器写入TX地址。第五步，TRX_CE=1，发送数据。

nRF905接收数据的步骤为：第一步，将TRX_CE=0置低，进入standby模式。第二步，发送RRP指令。第三步，读取接收到的数据。第四步，当DR和AM引脚复位为低电平，接收数据。

3 软件设计

软件设计包括两大部分，分别是发送端程序和接收端程序。

发送端主程序流程图如图3所示。发送端程序开始执行后，首先进行nRF905、DS1302、LCD1602等芯片的初始化，然后检测接近开关信号，如果维持低电平，执行无线子程序发送数据，报警计数加1，然后执行时钟子程序和显示子程序，之后重新检测接近开关的电平，保持此循环；如果是高电平，不执行无线子程序，不进行报警计数加1，直接执行时钟子程序和显示子程序后返回。

接收端程序开始执行后，首先进行各个芯片的初始化，然后检测是否收到发送端的无线信号，若收到，启动报警电路，否则继续检测。

4 总结

经实物验证，整个系统能够实现接近开关对固化剂状态的检测，当出现断流时，发送端单片机通过无线模块将报警信号发送给接收端，接收端接收到信号时，启动声光报警电路。由于采用了锂电池供电，方便将该监测报警器安装到手持式喷枪上使用；由于采用了nRF905进行无线传输，方便生产管理人员及时掌握现场生产情况，不仅保证了产品质量，而且完善了企业的产品质量监控过程，很好的满足了企业生产需求。

参考文献

[1]李真芳，李世雄.MC34063在嵌入式电源设计中的应用[J].国外电子元器件，2005（06）：34-35.

[2]赵建华.基于nRF905的温室无线数据传输系统[J].机电产品开发与创新，2009（05）：42-43.

作者简介

田校先，衡水第一中学学生，高中在读，喜欢自己动手设计、制作各种小型电子产品。

作者单位

衡水第一中学 河北省衡水市 053000