基于单片机的无线温湿度检测系统的设计湖南理工标准毕业论文格式解读.docx

《基于单片机的无线温湿度检测系统的设计湖南理工标准毕业论文格式解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的无线温湿度检测系统的设计湖南理工标准毕业论文格式解读.docx（46页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、学号 14112101*毕业设计 （论文 ）题目: 基于单片机的无线温湿度检测系统的设计作 者 * * * 届 别2015届院 别 信息与通信工程学院 专 业 自动化 指导教师 职 称 完成时间2015年 5月 18日湖南理工学院毕业设计 （论文 ）摘要温湿度测量在工业生产中有着广泛的应用，是人们日常生活中常见的物理量，工 业生产、机械制造、制药、烟草、档案的保管、粮食的储存等领域对温度和温度有非 常严格的要求。传统的温湿度传感器需通过较复杂的电路才能将温度信号转化为数字 信号，且远距离传输会引起很大误差。监控室与现场之间必须敷设大量的电缆，非常 麻烦。所以为了适应工农业生产需要、为了满足大型

2、场所的测量、为了能进行方便快 捷的维护操作，文中设计的系统采用无线温湿度检测的方案，不必敷设电缆，可以节 省费用和时间。该采集系统分为采集模块和数据处理模块， 以 AT89C52芯片为主控芯 片，利用数字式温湿度传感器 DHT11 进行温度和湿度的数据采集，采用 nRF24L01 无线传输模块进行无线通信，显示屏 LCD1602 对温湿度进行显示。使用 Keil C51 编 程软件对系统进行软件设计，最后完成实物制作并对实物进行测试。测试结果显示， 系统能够将采集到的数据经无线传输后在 LCD1602 上实时显示，可实现温湿度采集、 无线传输和显示功能，并能在温度或者湿度在超过报警上限时发出警

3、报，因此具有一 定的应用价值和应用前景。关键词 ：温湿度测量； AT89C52；温湿度传感器；无线传输湖南理工学院毕业设计 （论文 ）AbstractTemperature and temperature requires strict very much in industrial production, machinery manufacturing, pharmaceutical, tobacco, file storage, grain storage and other fields. The traditional temperature and humidity sensors

4、required by the complex circuit to make temperature signal into digital signal, it will cause big error for the remote transmission. Its very troublesome to lay a number of cables between the control room and the scene. In order to adapt to the industrial and agricultural production, the needs of la

5、rge places measurement, maintain and operation convenient. This system is based on wireless transmission so it can save cost and time and without cable. The acquisition system is divided into the acquisition module and the data processing module, based on AT89C52, Temperature and humidity data acqui

6、sition of the digital temperature and humidity sensor DHT11, Wireless communication with nRF24L01 wireless transmission module, Temperature and humidity display LCD1602. Using Keil C51 to design the software of the system, then complete the physical production and test it. Test results shows that th

7、e system can display the collected data after the wireless transmission and can be displayed on LCD1602 in real time., Temperature and humidity, wireless transmission and display functions can be achieved, And it can issue an alert when temperature or humidity exceeds the limit of the alarm, So, it

8、has certain application value and application prospect.Key Words: Temperature and humidity measurement; AT89C52; humidity sensor; wireless transmissionII湖南理工学院毕业设计 （论文 ）目录摘 要 IAbstract II第一章 绪 论 11.1 温湿度检测技术的简介 11.2 温湿度检测技术的发展历程与意义 11.2.1 温湿度检测技术的发展历程 11.2.2 单片机的发展 21.2.3 温湿度检测技术研究的意义 31.3 论文的组织结构 3

9、第二章 温湿度检测系统的基本原理和设计方案的选择 42.1 系统的基本原理概述 42.1.1 系统功能 42.1.2 系统总体功能设计 42.2 系统设计方案选择 52.2.1 主控芯片选择 52.2.2 温湿度传感器的选择 52.2.3 无线模块选择 52.2.4 显示模块选择 62.3 设计要求 62.4 本章小结 6第三章 系统硬件设计 73.1 总体结构设计 73.2 数据采集模块设计 73.2.1 单片机控制模块 73.2.2 温湿度采集模块 103.2.3 无线传输模块 123.3 数据处理模块 153.3.1 单片机控制模块 153.3.2 数据处理模块中的无线传输模块 163.

10、3.3 LCD1602 液晶显示模块 163.6 本章小结 18III湖南理工学院毕业设计 （论文 ）第四章 系统软件设计 194.1 编程环境 194.1.1 编程环境介绍 194.1.2 编程语言 194.2 系统软件设计 194.2.1 数据采集模块软件设计 194.2.2 数据处理模块软件总体设计 214.3 无线收发模块软件设计 224.3.1 无线发射模块软件设计 224.3.2 无线接收模块软件设计 224.4 本章小结 23第五章 系统性能测试 245.1 软件调试 245.1.1 件调试工具 245.1.2 软件调试原理及结果 255.2 硬件调试 265.2.1 所设计出来

11、的硬件 265.2.2 硬件调试方案 275.2.3 测试结果 275.3 本章小结 29第六章 总 结 30参考文献 31致 谢 32附录一 检测发送模块原理图 33附录二 接收显示模块原理图 34IV湖南理工学院毕业设计 (论文 )第一章 绪 论1.1 温湿度检测技术的简介无线温湿度检测器是一种用于仓库和蔬菜大棚等具有温湿度检测、无线传 输、温湿度显示和超限报警功能的仪器。 系统由发送端和接收端两部分组成。 发 送端将温度传感器检测到的温度值经单片机进行数据处理后， 通过无线收发模块 无线发送， 接收端将接收到的数据信息显示在液晶屏上， 并附加温度限设置和超 限报警功能。 无线检测系统需实

12、现参数信息实时且快速有效的检测， 其服务模式 是向人们提供一个更高效， 更快捷、更全面服务。 由于当前的检测技术比较滞后， 检测过程中会遇到很多困难和难题， 本论文便着手研究更好的检测方案， 利用现 有的无线检测技术， 在传统的检测方法里寻找突破， 努力让检测水平达到一个新 的高度，提供科学可靠的检测数据， 使用无线检测网络， 可以大大降低布线和管 理的难度，也可以大幅减少物力、人力、资金的投入，从而降低成本。无线检测 系统具有不借助外部网络、 快速安装、抗毁性强等特点， 可以使人们在任何时间、 地点和任何环境条件下获取大量的、可靠的数据信息。1.2 温湿度检测技术的发展历程与意义1.2.1

13、温湿度检测技术的发展历程温度测量是现代检测技术非常重要的组成部分， 在保证产品的质量、 节约能 源和生产安全等方面起着尤其关键的作用。在温度测量方面 1，各个国家都有着 自己的研究成果， 前苏联研究出了分辨能力达到了 0.0001的压电石英频率温度 计，具有温度与频率线性特性温度范围而在-40 230之间，理论上可达0.00001。美国的 25 欧标准铂电阻温度计，分辨率甚至有 0.00002，我国生 产的石英温度检测器误差在 0.05以内，分辨率高达 0.0001。我国航天工业总 公司研制的 5901(STP-1000)型粘贴式测温片，静态测温精度为 0.5%，快速响应 时间小于 0.013

14、s。人类在 18 世纪就发明了干湿球湿度计，这种湿度计的准确度取决于干球、 湿球两支温度计本身的精度， 这种湿度计必须处于通风状态， 在纱布水套、水质、 风速都满足一定要求的时候， 才能达到规定准确度。 这种湿度计的准确度一般只 有 5 7RH，只能算是勉强可以用来测量湿度， 不适用于要求比较高的场所。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）随着科技的发展，近几十年来特别是近 20 年电子式湿度传感器发展起迅速，湿 度传感器的准确度越来越高，电子式湿度传感器 2准确度可以达 2 3RH。湿度传感器研究方面国外比国内起步的要早， 目前处于国际领先地位的是德 国和美国，测量精度可达 2%RH。近几年，电阻

15、式湿度传感器发展非常快，电 阻式陶瓷湿度传感器在特性方面做了非常大的工作投入， 并且在高分子电阻式湿 度传感器上做了进一步的研究，这种传感器有出色的稳定性、精度和响应特性， 应当引起足够的重视。 根据工业自动化的控制要求， 为了满足更高精度领域的需 要，国内外正在进行新型湿度传感器的研制与开发。大规模集成电路技术以及光通信技术的迅速发展， 信息的传输和处理技术有 着划时代的进展， 发展相对比较滞后的传感器技术业得到了世界的普遍重视。 所 以，今后一个时期传感器技术会成为研究的新方向，有可能会形成较大产业。1.2.2 单片机的发展单片机的发展 3历史如果以 8 位单片机的推出作为起点的话大致可分

16、为以下 几个阶段：（1）第一阶段（ 1976-1978）：单片机的探索阶段。以 Intel 公司的 MCS-48 为代表。它的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有 Motorola 、 Zilog 等，他们都取得了比较满意的效果。这就是 SCM 诞生的年代， “单机片 ” 一词也从此为人们所熟知。（2）第二阶段（ 1978-1982）单片机的完善阶段。 Intel 公司在 MCS-48 的基 础上，推出了 MCS-51 系列单片机，这一系列的单片机功能更加完善、性能更加 稳定。它为通用总线型单片机体系奠定了以下四个方面的结构。 具有非常完善的外部总线结构。 MCS-51系列设置了 8

17、 位的总线结构， 包括 8 位数据总线结构和 16 位地址总线结构以及控制总线和可以拓展的具有更 多通信功能的串行通信的接口。 CPU 外围的一些功能单元使用集中管理的模式。 位地址空间和位操作方式具有工控特性。 指令系逐渐统趋于完善，并且还额外增加了许多控制功能的指令。（3）第三阶段（ 1982-1990）：单片机向微控制器发展阶段，也就是 8 位单片 机的巩固发展及 16 位单片机的推出的阶段。 MCS-51 系列的应用越来越广泛， 许多电气厂商都选择使用 80C51为 MCU ，逐渐单片机当中用到了许多测控系统 中使用的接口技术、电路技术、多通道 A/D 转换模块、可靠性技术等，所以智

18、能控制的特征得到了强化，也能拓展出更多外围电路功能。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）1.2.3 温湿度检测技术研究的意义温度和湿度是工业、 农业生产中常见的和最基本的参数。 伴随着工业农业中 应用的科技飞速发展， 对产品在生产过程中温度的测量需求也越来越多， 也显得 越来越重要。 尤其是对温度要求比较严格， 但是布线又不方便的情况下， 这时就 采用无线温度测量。我国进入 21 世纪后，特别是在加入世贸组织后 4，国内的温湿度检测系统的 产品面临着巨大的挑战。 尤其是传统产业， 急需运用自动控制技术、 电子技术对 产品进行改造和提升。 例如在商业中纺织行业中， 纺织品的质量很大程度上受温 湿度的

19、影响， 但目前一些纺织企业对车间温湿度的测控手段仍然十分落后， 甚至 有些还在使用测温贴片， 采用人工调节风机、 阀门的方法，其控制效果可想而知。 在医学制药行业中，由于微生物对温度的要求很高，就需要高精度的温度监测， 如果采用无线温度测量的话可以完全保证测温的无菌化。 在农业中， 随着农业向 产业化发展， 必需摆脱那些落后的传统的养殖、 耕作方式， 应该采用现代更加科 学的技术来迎接进口农产品所带来的挑战， 同时打进国外市场。 近年来， 全国各 地出现了越来越多的新型温室大棚， 可以种植反季节花卉、 蔬菜甚至水果。 随着 调温冷库的大量兴建，温湿度测控技术的研究有了更加广阔的市场。1.3 论

20、文的组织结构论文分为六章，各章的内容安排如下：第 1 章为绪论，主要介绍了温湿度检测技术的发展历程和意义； 第2章主要介绍了温湿度检测技术的基本原理和设计方案并根据设计要求选 取系统的主要功能模块器件。第3章主要介绍了系统的硬件设计，包括无线检测系统的发射端和接收端的 电路设计， 根据系统设计要求完成传感器数据采集模块、 无线数据通信模块、 报 警电路、键盘电路、时钟振荡电路和复位电路设计。第4章主要介绍了系统软件方面的介绍，包括软件的编程语言和编程环境。 第5章主要介绍了系统性能方面的测试，从软件测试和硬件实物测试两方面 具体的进行了验证， 通过对无线检测系统的实物进行调试， 对系统的数据可

21、靠性、 抗干扰能力、通信距离等方面进行测试。 证明了系统的理论和实际应用的可行性。第 6 章对本论文进行工作总结。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）第二章 温湿度检测系统的基本原理和设计方案的选择2.1 系统的基本原理概述2.1.1 系统功能根据设计要求，系统的主要内容（功能）如下：（1）实现温湿度自动检测，能满足常用工农业环境中的温湿度检测需求；（2）实现无线传输功能，（3）用 LCD1602 显示温湿度，温度单位；（4）高温、高湿度自动报警，温湿度报警上限可调；2.1.2 系统总体功能设计 温湿度的检测的方法多种多样， 可以运用的技术和可供选择的器件也是种类 繁多。所以， 系统的总体设计方案

22、可以在满足系统整体性能指标的前提下， 结合 系统使用的环境， 尽量选择简单实用、 容易实现的结构， 器件的选用尽量满足参 数合适、性能稳定、功耗较低、成本低廉以及较好的互换性能等性能指标。系统 尽量采用近几年来比较成熟的温湿度传感技术、 无线通信技术、 数据处理技术和 功能化模块来构造基本的系统功能。本系统采用 AT89S52 单片机作为主控制器，无线温湿度检测系统是一种基 于射频技术的无线湿温度检测装置。 此系统由传感器、接收机以及显示芯片组成。 传感器由数字温湿度传感器芯片 DHT11，单片机 AT89C52，低功耗射频传输单 元 nRF24L01 等组成。如图 2.1 所示，温湿度传感器

23、采集数据，将数据处理后经 nRF24L01 发送出去，接收模块经 nRF24L01 接收来自传感器的数据，经处理、 保存后在 LCD1602 上显示，若检测出温度超过所设定的上限值，则发出警报， 监测人员也可根据实际需要，设定符合特定场所需要的温湿度上限值。单片机对 nRF24L01 的对外接口进行 SPI 读写操作，以此来控制 nRF24l01 的工作模式，将其设置成接收或者发送数据的模式，从而完成无线数据传输。温湿度MnRF24L01传感器C无线发射电源U采集模块设置M液晶显示无线接收C电源U报警接收模块图 2.1系统总体架构图4湖南理工学院毕业设计 （论文 ）2.2 系统设计方案选择根据

24、硬件连接方式以及各项功能的实现方法， 将整个系统划分为信号采集与 放大模块、模数转换模块、单片机模块、无线发射模块、液晶显示模块、电源模 块。2.2.1 主控芯片选择方案一：采用传统的 AT89C525 单片机作为主控芯片。此芯片价格便宜、操 作简便，低功耗，比较经济实惠。方案二：采用宏晶科技有限公司的 STC12C5A60S2增强型 51 单片机作为主 控芯片。此芯片内置 ADC 和 SPI 总线接口，且内部时钟不分频，可达到 1MPS。 价格适中。从性能和价格上综合考虑我们选择方案一，即用 AT89C52 作为本系统的主 控芯片。2.2.2 温湿度传感器的选择方案一：由于传感器 DS18B

25、20 价格便宜，硬件简单，传感器直接输出数字 信号，便于控制，并且 DS18B20 可以采用单总线传输，一根总线能挂载多个传 感器，易于扩展。但是 DS18B20 的温度精度为 0.5 C，对于温度要求很严格的应 用领域不大适合，而且需要自行拓展需要的湿度测量模块，过程相对比较复杂， 所以 DS18B20 无法满足要求。方案二：采用了高精度温度传感器 DHT11，DHT1167 不但实现了温湿度的 测量，而且灵敏度高、反应时间短，因此可作为此系统电路的信号检测器。与目 前大多数传感器相比，它具有控精度高、体积小、无污染、使用方便等优点。从上述两个方案的对比看出 DS18B20无法满足系统指标，

26、我们采用 DHT11 作为温温湿度度传感器。2.2.3 无线模块选择方案一：采用 GSM 模块进行通信， GSM 模块功能的实现， 需要借助手机卡 或者移动卫星， 虽然能够进行远距离传输， 但是这种方案的成本比较大， 而且需 要内置 SIM 卡，通信过程需要收取费，后期的成本也比较高。方案二：采用 TI 公司 CC2430 无线通信模块，此模块内部集成了高性能的 8051 内核，并且采用 Zigbee 总线模式，它的传输速率可以达到 250kbps。但是 此模块价格高昂，不适用于此系统的设计，且 Zigbee 协议相对比较复杂。方案三：采用 NORDIC 公司生产的工作在 2.4GHz2.5G

27、Hz 的 ISM 频段的 无线射频收发器芯片 NRF24L0189 模块进行通信， NRF24L01 是一款高性能、湖南理工学院毕业设计 （论文 ）低功耗的无线通信模块。如果加 PA能传输上千米的距离， NRF24L01 模块采用 SPI 总线通信的模式，所以电路简单、操作方便，而且价格也比较便宜。综合各方面因素考虑， 最终选择方案三， 即以 NRF24L01 模块作为本系统的 无线通信模块。2.2.4 显示模块选择方案一：选择 LCD1286410做显示模块。这款液晶显示屏主控为 ST7920 且 带字库，是一款比较通用的显示屏，能够显示出大多数常用的汉字以及 ASCII 码，且能够显示图片

28、以及描点画线，可设计成比较理想的结果。方案二：采用 LCD1602 字符液晶做显示模块， LCD1602 是一款通用的字符 液晶显示模块，它能够显示数字和字符等信息，且容易控制，价格还比较便宜， 性价比很高。综合以上方案，我们选择了经济实惠的字符液晶 LCD1602 作为接收端的显 示模块。2.3 设计要求采用 AT89C52作为系统的 MCU ，采用字符液晶 LCD1602 作为显示模块， 采用 DHT11 作为系统的温湿度传感器，采用 nRF24L01 作为系统的无线传输模 块，以无线传输方式传输数据， 要求系统有温度显示部分和湿度显示部分， 要求 完成硬件电路的设计、制作和调试。2.4

29、本章小结本章主要是根据系统设计要求进行各个模块硬件的选择。 首先列出了系统所 要实现的功能，介绍了系统总体功能的设计。 然后根据功能要求对温湿度传感器、 主控芯片、 无线模块和显示模块的选择进行了阐述， 分别列举了多种方案并从中 选择最适合此次系统设计需求的方案。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）第三章 系统硬件设计3.1 总体结构设计整个无线温湿度检测系统分成温湿度采集及发送和温湿度数据接收及显示两个大的模块， 两者之间温湿度数据的传输采用无线通信方式。 数据采集及发 送模块负责温湿度数据的采集和发送， 数据接收及显示负责温湿度数据的接收处 理并显示。系统整体的结构流程图如图 3.1和图 3.

30、2所示。图 3.1 温湿度采集端图 3.2 温湿度接收端3.2 数据采集模块设计3.2.1 单片机控制模块本次选用传统的 AT89C52 单片机作为主控芯片， AT89C5211 是性能比较高 的 8位 CMOS 单片机。内含 8Kb 可以反复擦写的只读程序存储器，还有 256 B 随机存取的数据存储器，采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产， 内置通用 8 位中央处理器和 FLASH 存储单元，擦写周期多达 1000次，内部 RAM 有 256字节，可编程 I/0 口 32个，16位定时计数器 3 个，中断源 8个，还有 可编程串行 UART 通道。所以足够满足大多数控制系统对

31、资源的需要。 AT89C52管脚说明 12VCC：电源GND：接地AT89C52 单片机的外部引脚图如图 3.3 所示。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）图 3.3 AT89C52 外部引脚图P0口： P0口是一个 8 位漏级开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8个 TTL逻辑电平。对 P0口端口写“ 1”时，引脚作高阻抗输入。当 AT89C52访 问外部程序和数据存储器的时候时， P0端口也会被作为低 8 位地址/ 数据复用。 在这种模式下的时候， P0 具有内部上拉电阻。P1 口：P1口是一个具有内部上拉电阻的双向 8位 I/O 口，P1的输出缓冲级 可驱动 4 个 TTL逻辑电

32、平。由于内部上拉电阻的原因，对 P1口写“ 1”时，将输 出电流。此外，与 AT89C51不同之处是， P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时 / 计数器 2 的外部计数输入和输出，具体如表 3.1 所示。表 3.1 P1.0 和 P1.1 的第二功能引脚号功能特性P1.0T2（定时/ 计数器 2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX定时/ 计数 2 捕获/重装载触发和方向控制湖南理工学院毕业设计 （论文 ）P2 口： P2口是一个具有内部上拉电阻的双向 8位 I/O 口，P2输出缓冲级 可驱动吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑电平。作为输入端口使用时，只需对 P2口 写“1”，内部

33、上拉电阻会把端口拉高。由于内部电阻的原因，作为输入端口使用 时，外部被拉低的引脚将会有输出电流。P3 口：P3口是一个内部具有上拉电阻的双向 8位 I/O 口，P3输出缓冲级可 以驱动 4 个 TTL逻辑电平。对 P3口写“ 1”时，内部的上拉电阻会把端口拉高， 此时可作为输入口使用。 作为输入端口使用时， 由于内部电阻的原因， 被外部拉 低的引脚将会有输出电流。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线以外，更重要的是它 有第二功能，如表 3.2 所示。表 3.2 P3 口引脚第二功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2INT0（外部中断 0）P3.3INT

34、1（外部中断 1）P3.4T0（定时器 0 外部输入）P3.5T1（定时器 1 外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST ：复位输入。晶振工作时， RST脚持续 2 个机器周期以高电平将使用单 片机复位。PROG ：地址锁存器控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 在 Flash 编程时，此引脚（ PROG ）也使用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时 器或时钟使用。PSEN ：外部程序储存器的选通信号。当 AT89C52从外部程序存储器执行外 部存储器的

35、代码时， PSEN 在每个机器周期会被激活两次，而在访问外部数据储 存器时， PSEN将不被激活。EA/VPP ：访问外部程序存储器的控制信号。为了可以从 0000HFFFFH的 外部存储器读取指令， EA 端必须保持低电平。为了执行内部程序指令， EA 端 应该接 VCC。XTA L1 ：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTA L2：振荡器反相放大器的输出端。湖南理工学院毕业设计 （论文 ）AT89C52单片机在数据采集模块中的引脚原理图如图 3.4 所示。图 3.4 数据采集模块单片机控制芯片原理图3.2.2 温湿度采集模块DHT11 数字温湿度传感器是一款内部含有已经校准的数字

36、信号输出的温湿 度传感器，包括一个电阻式湿度检测元件和一个 NTC 温度检测元件 13 。DHT11 运用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术， 确保此传感器具有非常高的可 靠性与长期的稳定性。 此产品具有响应快速、 品质优越、 抗干扰能力超强和性价 比高等优点。每个 DHT11 传感器在生产时都在严格要求的环境中进行了校准且 保留了校准系数， 在对检测信号进行处理时， 传感器内部会自动调用内部校准系 数。 DHT11 传感器功耗极低、体积超小，采用的是单线制串行接口，这使系统 的集成变得非常的方便快捷。10湖南理工学院毕业设计 （论文 ）图 3.5 DHT11 引脚接线图DHT11 传感器

37、产品为在出厂时进行了 4 针单排引脚的封装。在进行系统设 计时连接非常方便，可根据用户需求提供特殊封装形式。图3.5 位 DHT11 引脚接线图，其中的空引脚未拓展使用。引脚说明如表 3.3 所示。表 3.3 DHT11 引脚说明引脚号引脚名称类型引脚说明1VCC电源正电源输入， 3V-5.5V DC2DOUT输出单总线，数据输入 / 输出引脚3NC空空脚，扩展未用4GND地电源地DHT11 的供电电压为 3V5.5V。传感器接通电源后，需要在一秒内不发送 任何指令，以越过不稳定的状态。引脚（ VDD ，GND）之间可以增加一个 100nF 的电容，此电容可以起到去耦滤波的作用。 DATA 用

38、于 MCU 与 DHT11 之间的 通讯，它们之间的通信格式采用单总线数据格式，一次通讯时间为 4ms 左右， DHT11 在发送一次开始信号后会自动进入高速模式，等开始信号结束后，发送 响应信号，送出 40bit 的数据，同时触发一次信号采集，此时用户便可以选择读 取所采集的数据。如果 DHT11 接收到了开始信号并触发了一次温湿度采集，但 在没有接收到主机发送的开始信号的情况下， DHT11 不会主动进行温湿度采集。 当采集完数据后， DHT11 会自动转换到低功耗模式。表 3.4 所示为 DHT11 数字温湿度传感器在 VDD=5V ， T = 25时的电气特 性如，采样周期间隔不得低于

39、 1 秒钟。11湖南理工学院毕业设计 （论文 ）表 3.4 电气特性参数条件MinTYPMax单位供电DC355.5V测量0.52.5mA供电电路平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次图 3.6 所示为所制作传感器模块成品，其中蓝色部分为 DHT11 数字温湿度 传感器。图 3.6 传感器模块成品图3.2.3 无线传输模块无线发射模块用的是 nRF24L0114 ，这是一款由 NORDIC生产的工作在 2.4GHz-2.5GHz频段的单片无线接收方芯片。无线接收发器包括：频率发生器、 功率放大器、晶体振荡器、调制解调器、增强型“ SchockBurst ”模式控制器。 芯片的工作频

40、率选择和协议可以通过 SPI 口进行设置，兼容大多数的单片机芯 片，完成无线数据传输工作。应用的领域也非常广泛，可以用于无线鼠标、键盘 控制，无线门禁、无线智能设备等等。12湖南理工学院毕业设计 （论文 ）图 3.7 管脚分布图图 3.7 为 nRF24L01 管脚分布图 性能参数： 小体积， QFN20 4x4mm 封装。 电压工作范围， 1.9V3.6V ，输入引脚可承受高达 5V 电压输入。 工作温度范围， -40 +80。 工作频率范围， 2.400GHz 2.525GHz。 发射功率可选择为 0dBm、-6dBm、-12dBm 和-18dBm。 数据传输速率支持 1Mbps、2Mbp

41、s1 。 低功耗接收时工作电流 12.3mA， 0dBm 功率发射时 11.3mA ，掉电模式时仅 为 900nA 。 126 个通讯通道， 6 个数据通道，满足多点通讯和调频需要。 增强型“ ShockBurst”工作模式，硬件的 CRC 校验和点对多点的地址控制 每次数据包可传输 1 32Byte 的数据。 4线 SPI通讯端口， 通讯速率最高可达 8Mbps，适合与各种 MCU 连接，编程 简单。 可通过软件设置传输速率、通讯地址、工作频率和数据包长度。 MCU 可通过 IRQ 引脚快判断是否完成数据接收和数据发送。13湖南理工学院毕业设计 （论文 ）图 3.8 nRF24L01 原理图

42、根据此芯片的数据手 15 ，设计如图 3.8 所示外围电路，即可通过配置 nRF24L01 的寄存器将其配置为发射、接收、掉电及空闲四种工作模式，各个模 式下寄存器配置数据如表 3.5 所示。表 3.5 nRF24L01 工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO 寄存器状态接收模式111-发射模式101数据在 TX FIFO 寄存器中发射模式1010停留在发送模式，直至数据发送完待机模式 2101TX_FIFO 为空待机模式 11-0无数据传输掉电0-待机模式 1 主要用于降低系统平均电流，晶体振荡器在这种模式下正常工作；在当 FIFO 寄存器为空且 CE=1 时进入待机模式 2；所

43、有配置字在待机模式 下仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时 nRF24L01 也不工作，但其所有14湖南理工学院毕业设计 （论文 ）nRF24L01 引脚接线图如配置寄存器的值仍然保留。 数据采集模块中的无线模块图 3.9 所示。图 3.9 数据采集端 nRF24L013.3 数据处理模块3.3.1 单片机控制模块 数据处理模块中的单片机控制模块设置和数据采集模块中的单片机控制模块采用相同单片机，其不同之处就是单片机 AT89C2引脚所接的外围器件不同， 从而实现不同功能。 数据处理模块所需实现的功能为温湿度数据的无线接收、 处理及显示。单片机AT89C52.10所示图 3.10 数据处理

44、模块单片机控制芯片原理图15湖南理工学院毕业设计 (论文 )3.3.2 数据处理模块中的无线传输模块 数据处理模块中的无线传输模块所需实现的功能是对数据采集模块发送出 来的温湿度数据进行接收， 同样采用 nRF24L01，与数据采集模块中的 nRF24L01 不同的是，数据处理模块中的 nRF24L01 已设置成接收模式，数据处理模块中的 无线模块 nRF24L01 引脚接线图如图 3.11所示图 3.11 数据处理端 nRF24L013.3.3 LCD1602 液晶显示模块LCD1602 字符型液晶显示模块 是一种专门用于显示字母、数字、符号等 点阵式 LCD ，它是 16*2 的显示的。

45、LCD1602 管脚采用标准的 16 脚接口，其 中：1 脚：VSS 为电源地。2脚： VDD 接 5V 电源正极。3脚：V0 端可以调整液晶显示器对比度，此端口接正电源时， 对比度最弱， 此端口接地时， 对比度最高，如果对比度过高， 有可能会导致“鬼影”现象的出 现，进行系统设计时可以加一个 10K 的电位器，用来调整液晶显示器的对比度。4 脚： RS 为寄存器的选择端口，出现高电平 1 时，选择数据寄存器，若出 现低电平 0 时，则选择指令寄存器。5脚：RW 为读写信号端口。6脚： EN端为使能 (enable)端。714脚：D0D7为 8位双向数据传输线。15 16脚：空引脚或者背灯电源。 15 脚正极， 16脚负极。1602 液晶模块共有 11条控制指令