通信系统课程设计报告
----温湿度采集通信模块
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目录
设计框图 (1)
设计采用技术及模块说明 (2)
温湿度测量 (2)
传感器模块 (3)
数据处理模块 (4)
工作原理 (4)
设计方案 (5)
控制模块 (6)
显示模块 (6)
电源模块 (7)
报警模块 (7)
无线网络模块 (8)
总结 (8)
温湿度采集通信模块的设计在工农业生产过程中，许多原材料和产品必须保存于库房中，其中有些原材料和产品对存放库房的环境温度和湿度有一定的要求。同时，许多生产车间和温室大棚等也同样对环境的温度和湿度有一定限制。因此，对环境温度和湿度进行检测和显示，并将相关数据进行保存以及分析处理就显得尤为重要。但是在库房、车间的原有结构上进行温湿度仪表布线将会非常困难，同时费用也高，并且传统的监测装备大多是有线的，线路多，布置起来比较复杂。所以，利用无线通信系统来构建新型的监测系统显得的必要，无线通信监测系统特点是利用多节点来自动组网，布线简单，成本较低。此款通信模块就采用了无线通信技术来完成将收集到的温湿度的数据及时的传输到手机或电脑的PC终端上。
在电子信息领域中，单片机的利用率是很高的，其有较高的稳定性，应用也比较广泛，在生产生活中也比较常见。单片机的特点是体积小，有较高的集成性，内部可以有多种连接组成方式，外部也可以有较大的扩展，组成用户需要的系统，并且具有较强的处理能力，所以在该无线网络监测系统中利用单片机可以处理传感器传输的温湿度数据。
一、设计框图
二、设计采用技术及模块说明
1、温湿度测量
对于温湿度，温度显而易见是指空气的温度，湿度的概念即为水蒸气在空气中的含量，通常用绝对湿度、相对湿度和露点表示。绝对温度是指单位体积空气中实际所含的水蒸气的重量，单位为g/m3；相对湿度为空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比，当相对湿度为100%时，空气是饱和的；当相对湿度为1%并且空气为饱和的时候，蒸发和沉积处于平衡状态，到达平衡说明的蒸发增加的数量作为水分沉淀物；在0°C以上，气压和水汽含量不变时，空气中水蒸气因降低温度，使空气达到水汽饱和，开始发生凝结时的温度，称为露点，也叫露点温度。科学家们一般使用相对湿度来形容空气中水汽的多少，在我们的日常生活中提到的湿度也是指相对湿度，明显的，湿度高的空气中水蒸气含量就高。温湿度的测量一般都要结合物理和化学理论的支撑和分析，其在原理上划分有30种左右，这里就讨论一些比较常见的方法。常见的测量方法分为动态和静态。
①双压、双温法：这种方法是根据热力学中P、V、T平衡的原理来测量的，由于有现代的先进测控手段，设备比较精密，测量精度高，但是成本太贵。此方法属于动态法。
②饱和盐法：总体来说这种测量方法比较简单，但是对液体、气体的平衡要求很严，对环境温度的稳定性要求也高，要花费很长时间来等待这个平衡状态；此方法属于静态法的一种。
③露点法：测量湿空气达到饱和时的温度，较准确，其范围也大，精度达到±0.2°C或者更高，一般和其他测试器一起使用。
④干湿球法：干球温度就是一般温度传感器所量到的温度，而湿球温度则是在温度传感器绑上湿布，再泡在一小杯水中，让水分包裹整个传感器，由于空气中的相对湿度一定小于等于100% (空气中的水蒸气未达饱和)，所以湿球的水份会被蒸发，在蒸发的同时将热量给带走，造成湿球温度下降(干球温度是真正的空气温度)，意即干湿球温度计读数相差愈大，水的蒸发愈旺盛，空气中的相对湿度变愈小，只要测出了干湿球分别的温度，再对照[相对湿度表]就可以知道当时环境的相对湿度了。这样的方法精度不高，只有5%~7%RH。
⑤电子式湿度传感器法：该种方法是充分的利用了现代的科学技术，用于传感器的智能性来测量。
这里，露点法、干湿球法和电子式湿度传感器既不是动态法也不是静态法。
2、传感器模块
由上设计框图可以看出，该通信模块也采用了传感器技术。传感器技术在生产生活中起着重要的作用。传感器的串行接口采取I2C形式，通过单片机与传感器通信就能接受温湿度的数字量，利用芯片手册提供的计算公式就能准确算出温度值与湿度值。例如：Sensirion的SHTll的温湿度传感器。该传感器采用贴片封装，将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器包括1个电容性聚合体测湿敏感元件、1个用能隙材料制成的测温元件、14位的A／D转换器以及串行接口电路。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。
但是目前的湿敏传感器多为电容式传感器，通过在不同湿度下介质的介电常
数变化引起电容值的变化来测量湿度。传统的湿度传感器需设计信号调理电路并要经过复杂的校准、标定过程，并且测量的精度不稳定。所以在设计方案是一定要注意去完善这些缺点。
传感器的选择一般遵循以下的原则：
①根据测量对象与测量环境确定传感器的类型；
②灵敏度的选择；一般来说传感器的灵敏度越高越好，但在确定灵敏度的时候还要考虑：（a）灵敏度过高带来的干扰，（b）量程范围。
③频率响应特性；其是指在测量频率范围内，保持不失真的测量条件，在实际条件下，传感器的响应总会有延迟，所以尽量把延迟降到最低。
④线性范围；每个传感器都有自己的工作线性范围，在该范围内输出和输入成比例的，该范围越窄，表示传感器的工作量程越小。传感器只有工作在自己的线性区域内才能保证测量精度。
⑤稳定性；是指传感器的在长时间的使用后，输出特性不发生大的变化。所以影响传感器稳定性的因素有时间和传感器的工作环境。
⑥精度；是指传感器的输出和被测量的对应程度。
3、数据处理模块
1、工作原理
该无线系统的主体是单片机和GSM通信模块，由温湿度信号的采集电路、
控制模块的电源电路、温湿度报警电路、GSM通信模块电路以及显示电路等组成。该无线网络系统是通过温湿度传感器对环境中的温湿度进行数据采集，然后经过A/D转换将数据信号传输到单片机中，单片机再对数据信号进行分析、处理，同时将得到的信号传输到显示模块，将数值显示出来，如果该数值大于设定的范围，单片机则会向蜂鸣器发送警报指令，警报器报警。所以，整个无线系统包含了监测、显示、报警功能。具体如下：可以了解环境的温湿度状况；可以通过显示模块的显示装置来实时的显示采集的温湿度值；通过键盘电路来更改温湿度范围的设定值；检测的数值和设定的范围值进行比较，来判断是否传输报警指令。
2、设计方案
采用集成式电子传感器来监测环境的温湿度，将数据传输给单片机进行处理，这样可以提高监测的数据精度。其框架图为，
4、控制模块
控制模块的设计即是对单片机的选择，单片机是一种集成在电电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。在我国使用最多的是英特尔公司的MCS-51系列单片机，51系列的单片机能够完成数据处理、控制显示模块和整个系统的运行，在我国被多数人熟悉。AT89S52系列单片机为MCS-51系列的新一代产品，其内部组织基本相同，除保留了MCS-51单片机的所有特性外，还增设了空闲和掉电两种可以用软件进行选择的低功耗工作方式，主要技术特点是向外部接口电路扩展，以实现微控制器完善的控制功能。
5、显示模块
显示模块主要就是显示监测系统中温湿度传感器测得的温湿度数据，所以记录数据也不多。
本次设计中，所需要显示的数据主要有温度值、湿度值以及时间，也即所需显示的数据不多，而LCD1602可以总共显示32个字符，因此，采用LCD1602完全能够满足显示要求，这也是液晶显示电路设计中采用LCD1602的缘故。
液晶显示模块以其功耗、体积小、显示内容丰富、模块化、接口电路简单等诸多优点，在电器设备、仪器、仪表中得到广泛应用。液晶显示模块分字符型和点阵型两种，前者字符型显示模块只能显示常用的字符，后者点阵型液晶显示模
块除显示字符外还能显示各种图形和汉字。目前，尽管液晶显示模块种类繁多，但是其结构及控制方法是一样的。
6、电源模块
由上述选择的方案可知，整个无线网络系统的基站和中心站都需要提供稳定的直流电源为其供电，如果没有稳定的直流电源供电，会直接影响着系统的稳定和可靠性。
方案一：采用一电源供电，这样一来，供电的电源就比较简单。
方案二：双电源供电。利用变压器，把220V的电压变压，用隔离技术从变压器中引出两条5V的电压，该方案不比方案一简单，但是比较适合在室内使用，所以适合为中心站供电。
所以，综合起来，选择较为简单的单电源供电，简单就选择了干电池供电。
7、报警模块
报警装置一般就是选用三级管和蜂鸣器的连接使用来实现，明显的蜂鸣器是作为报警的装置，只要按照蜂鸣器的极性对其端口加上直流电压，它就可以发出一定频率的声音。目的是当温湿度超过或低于一定标准时来鸣笛警示，当前环境已经不适宜生产作业了。
8、无线网络模块
在实际工作中我们要对温湿度进行实时监控，但是人又不在机器旁边的时候大有所在。这个时候就可以采用无线通信技术将目前所采集的数据及时的发送到我们的手机上或随声携带的平板电脑上，以方便我们随时监测。这其中就是运用了现在很流行的一个WIFI技术。我们可以又手机发送一个命令，进过无线传输给单片机，然后单片机在收到命令后又将最后处理所得到的的数据发送给手机显示出来。
三、总结
基于GSM的温湿度无线网络系统的设计具有对环境的温度与湿度实时采集和无线数据传输的功能。系统以AT89S52单片机为核心，主要由LCD数码显示电路、数字温湿度采集模块、控制模块和报警模块组成。系统通过数字温湿度传感器采集环境的温湿度，并将采集的数据送入单片机中，并将数据通过LCD显示电路显示。最后可以将各种数据实时的传送给我们的个人手持终端上。若测定值超过设定值，则通过报警电路进行报警，从而引起相关人员的注意。在设计中，自己也搜集了资料，阅读一些关于当前技术的发展的资料，从中还是学到了一些东西，希望以后运用到实际的设计中去。
毕业论文（设计）论文题目无线温湿度采集系统设计
二零一一年六月 目录 1 引言 (1) 2 设计要求 (1) 3 系统总体方案 (1) 4 采集模块硬件电路设计 (2) 4.1 电源模块设计 (2) 4.2S H T10温湿度传感器 (3) 4.3A T89S52芯片介绍 (4) 4.3.1 时钟电路 (4) 4.3.2 复位电路……………………………………………………………………… 5 4.4n R F905功能的实现 (5) 4.4.1n R F905的接口 (5) 4.4.2 nRF905的工作模式………………………………………………………… 6 4.4.3 器件配置 (7) 4.4.4n R F905供电电源 (8) 5 接收模块硬件电路设计 (8) 5.1n R F905的接收流程 (8) 5.2L C D1602液晶显示 (9) 6 软件设计………………………………………………………………………… 10 6.1 采集模块软件设计…………………………………………………………… 10 6.2 接收模块软件设计…………………………………………………………… 1 2 6.3 nRF905通过SPI口与单片机通讯 (13) 7 系统调试与性能分析…………………………………………………………… 1 4
结论 (15) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录A 发射模块电路图……………………………………………………………18附录B 接收模块电路图…………………………………………………………… 19 附录C n R F905原理图 (20) 附录D 实物图……………………………………………………………………… 2 1 无线温湿度采集系统设计 摘要：温湿度测量在工业生产中有着广泛的应用。通常，要实现温湿度测量和自动控制，监控室与现场之间必须敷设大量的电缆，这是一个麻烦的问题。本文提出采用无线温湿度测量的方案，不必敷设电缆，可以节省费用和时间。该采集系统是以AT89S52芯片为主要，利用数字式温湿度传感器SHT10进行收集，将收集数据传给单片机AT89S52，经过处理从无线发送模块nRF905发射出去，单片机通过模拟SPI口实现与nRF905之间的通信，因为nRF905兼具发射和接收功能，经过一定距离的通信，接受模块通过NRF905将数据传给 AT89S52，单片机经处理后，将数据传给显示屏LCD1602.完成无线数据采集与发送。 关键词：nRF905 AT89S52 AHT10
兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题目：基于物联网的温湿度信息采集系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
基于物联网的温湿度信息采集系统设计 摘要 基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：物联网、信息采集、SHT10、串口通信
正文： (4) 一、前言 (4) 二、基本原理 (5) 2.1 SHT10引脚特性 (5) 2.2 温湿度传感器模块 (8) 2.3 CC2530串口通信原理 (9) 2.4 Zig Bee 简介 (10) 三、系统分析 (16) 四、详细设计 (18) 4.1硬件设计 (18) 4.2 软件设计 (21) 4.3 设计结构图 (21) 4.4 代码 (22) 总结 (33) 参考文献 (34)
正文： 一、前言 物联网系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着物联网技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等物联网传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以物联网技术为基础，结合ZigBee 技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 基本原理： 湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，
摘要 关键词：声源定位；传感器阵列；无线数传；串行通信接口 声源定位就是利用声波的传输特性，来确定发声对象的空间位置的技术。被动声源定位一般采用声传感器阵列来探测声信号达到各阵元的时间差，由此推算出声源距坐标基点的距离和方向角。本文介绍了声源定位系统的工作原理、系统组成及传感器阵列与微机无线通信的实现，设计了传声器阵列模块（包括时延差计算系统）、无线传输模块及微机通信模块，并完成了相关的电路设计和连接。
ABSTRACT Keyword: Acoustic Emission Source Location；sensors’ array；wireless transmission；serial communications interface Acoustic Emission Source Location (AESL) is a technology which uses the transfer characteristic of sound wave to locate the space position of acoustic emission source. Passive AESL generally uses acoustic sensors’array to detect the time difference of acoustic signal arrive each array element, then calculate the distance and direction angle from acoustic emission source to origin of coordinates. In this paper, the author introduces the operational theory and the composition of AESL system, then realizing the communication between the acoustic sensors’array and the microcomputer. Acoustic sensors’array module (including the time difference computing system), wireless transmission module and microcomputer communication module are designed. The circuit designing and connecting have also been accomplished.
第三章系统硬件设计 温度数据采集系统和接收显示硬件电路主要包含温度数据采集、发送、接收和显示等模块，温度数据采集采用数字式温度传感器DS18B20，数据的发送和接收采用无线数据收发模块PTR2000，整个系统采用单片机STC89C52进行各模块的协调控制，下面对各个模块进行介绍。 3.1 数字温度传感器DS18B20 3.1.1 DS18B20 的性能特点 DS18B20 是由DALLAS 半导体公司生产的单线型智能数字温度传感器，是新一代适配微处理器的智能温度传感器，广泛应用于工业、农业等领域，具有体积小、接口方便和传输距离远的特点，在一根通信线上可以挂很多个DS18B20，很方便。具有以下特点： （1）具有独特的1-Wire 接口，只需要一个端口引脚就可以进行通信； （2）具备多节点能力，能够简化分布式温度检测应用中的设计； （3）不需要外部元件； （4）可以直接从数据线供电，电源电压范围在3～5.5V； （5）在待机状态下可以不消耗电源电量； （6）测量温度范围在-55～+125℃； （7）在-10～+85℃时测量精度在±0.5℃； （8）可以用程序设定9～12 位分辨率； （9）用户可根据需要定义温度的上下限报警设置。 DS18B203 脚封装的管脚排列图如图3.1.1 所示。
图 3.1.1 DS18B20 管脚排列图 DS18B20 只有三个引脚。其中，引脚1 和3 分别是GND 和VDD，引脚2 是DQ 端，是用于数据信息的输入和输出。当给DS18B20 加电后，单片机可以通过DQ 端写入命令，并可以读出含有温度信息的数字量。在使用寄生电源情况下，可以向DS18B20 提供电源。 3.1.2 DS18B20 的内部结构 DS18B20的内部框图如图3.1.2所示。 图3.1.2 DS18B20的内部框图 DS18B20主要由64位ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL及暂存器四部分组成。64位ROM存储器具有独一无二的序列号，可以看作是该DS18B20的地址系列号，是在出厂前就被光刻好的。暂存器各字节具有不同的意义，0和1字节是用于存储温度传感器数字输出的温度寄存器；2字节和3字节分别是非易失性上限报警触发寄存器（TH）和下限报警触发寄存器（TL）；4字节的配置寄存器能够用来设置温度转换的精度； 5、6和7字节作为内部保留使用。DS18B20有两种供电方式，可以使用寄生电源供电，也可以使用外部电源。在使用寄生电源的时候，不用外部电源，而是在总线为高时由DQ端提供电源，同时向内部电容充电，以求在总线拉低时为DS18B20提供电量。上电后，DS18B20进入空闲状态；当MCU向DS18B20发出Convert T [44h]的命令后，DS18B20 向MCU传送转换状态，开始温度测量和A/D转换。温度数据以带符号位的补码形式存储在温度寄存器中，温度寄存器格式如图3.1.3所示。 图3.1.3 DS18B20温度寄存器格式 温度的正负值是由符号为来说明的，正为0，负为1。表3.1给出一部分数字数据与温度的对应关系。 表3.1 DS18B20温度与数据对应关系
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3815823874.html, 无线温度采集系统实现分析 作者：李佩张红李新娥 来源：《数字技术与应用》2012年第01期 摘要：介绍了一种以单片机为中心的无线数据采集方法和VB系统的计算机端的数据采集控制系统的实现过程。温度数据的无线传输模块采用Nordic公司的nRF905作为控制核心，实验开发板采用的是DD-900，PC通过VB的串口通信控件与无线模块进行通信，以达到实时数据采集的目的。 关键词：无线温度采集 VB DD-900 nRF905 中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0068-02 Abstract：Introduces a method of wireless tempreture acquisition by single-chip,and the achieve process of tempreture acquisition control system based on PC teminal by VB. Wireless transmisson unit adopt nRF905 produced by Nordic as control centre, and DD-900 as expriment unit.The communication between PC and wireless unit use Serial Interface communication control in VB,in order to achievement tempreture acquisition real-time. Key words：Wireless tempreture acquisition Visual Basic DD-900 nRF905 在生活中使用最多的温度参数被广泛地应用于科学研究和人们的日常生活等领域。针对恶劣环境的工业现场以及高科技的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。该方案主要是利用51单片机采集实时外界的温度，利用无线传输实现在VB上位机显示温度采集的结果，并对数据进行相应的对比和处理。 1、无线温度采集系统设计 1.1 无线温度采集的原理 无线温度采集的原理如下：温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往信号放大电路、低通滤波器以及A/D转换器（即信号调理电路），然后在单片机的控制下将 A/D转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中，并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机，在上位机模块中，发送来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调，最后通过接口芯片发送到PC机中进行显示和处理。 1.2 无线温度采集系统方案
DH11数字温湿度测量系统设计 1.1.1项目背景介绍 随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，本文参考了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于仓库车间的的设计方案，根据实用者提出的问题进行了改进，提出了一种新的设计方案,在单总线上传输数字信号。即采用DHT11温湿度传感器解决传输模拟量误差大的问题，以及采用高技术的无线收发模块来代替之前大量的电缆，具有更好的经济与实用价值。 1.1.1功能要求 采用8051单片机和DHT11传感器设计一个数字温-湿度测量系统，温湿度测量范围为-20~100℃相对湿度测量范围为0~100%，采用LED数码管显示器，同时二极管作为工作正常指示灯和出错指示灯。 1.1.2 硬件电路设计 图1.1温湿度检测原理示意图 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的
最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 技术参数 供电电压： 3.3~5.5V DC 输出：单总线数字信号 测量范围：湿度20-90%RH，温度0~50℃ 测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃ 分辨率：湿度1%RH，温度1℃ 互换性：可完全互换， 长期稳定性：<±1%RH/年 图1.2DH11通讯过程 图1.3部分硬件
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于单片机的温湿度采集管理系统
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (1) 1.1 系统开发背景 (1) 1.2 课题设计目的和意义 (2) 1.3 课题研究内容 (2) 第2章无线温湿度采集管理系统总体设计 (3) 2.1 系统的总体设计 (3) 2.2 系统设计的功能 (4) 第3章无线温湿度传输系统硬件设计 (4) 3.1 nRF905高频头通信模块 (5) 3.1.1 nRF905概述 (5) 3.1.2 nRF905无线模块硬件结构 (5) 3.1.3 nRF905天线 (6) 3.1.4 nRF905频率调制 (6) 3.1.5 nRF905输出频率 (6) 3.1.6 高频头输出接口电路 (7) 3.2 AT89S52单片机 (8) 3.2.1 单片机与nRF905通信 (9) 3.2.2 单片机与主机通信 (11) 3.2.3 单片机程序下载模块 (12)
3.3 DS18B20温度传感器 (12) 3.3.1 温度传感器概述 (12) 3.3.2 温度传感器构成及原理 (12) 3.3.3 温度传感器寄生电源 (13) 3.3.4 传感器温度测量 (14) 3.4 DHT11传感器 (14) 3.4.1 DHT11温湿度传感器概述 (14) 3.4.2DHT11构成及其工作原理 (15) 3.4.3 测量分辨率 (16) 3.5 系统电源模块 (16) 第4章无线温湿度传输系统软件(下位机)设计 (16) 4.1 无线温湿度传输系统软件总体设计 (17) 4.2 单片机串口通信 (18) 4.2.1 SBUF数据缓冲寄存器 (19) 4.2.2 SCON串行口控制寄存器 (19) 4.2.3 PCON特殊功能寄存器 (20) 4.2.4 串口通信波特率选择 (20) 4.2.5 IE中断允许控制寄存器 (21) 4.3 nRF905与单片机通信 (21) 4.3.1 nRF905的数据发送 (21) 4.3.2 nRF905的数据接收 (22) 4.3.3 掉电模式 (24)
简易无线通信系统(T-1题) 一、任务: 设计并制作一个简易无线通信系统. 二、要求: 1、基本要求: (1)发射频率在1～40米Hz 任选,调制方式A米/F米任选; (2)自制正弦波信号源,峰峰值1V ,频率400～600Hz可调; (3)输出功率小于20米W(在标准50Ω假负载上); (4)接收距离不小于5米(输入信号为1V、500Hz正弦波,输出信号无明显失真); 2、发挥部分: (1) 接收机能显示接收输出信号的频率; (2) 发射端可控制接收机输出直流电压变化(1～3V)及显示该电压值; (3) 增大接收距离大于10米(输入信号为1V、500Hz正弦波,输出信号无明显失真); (4) 其他的创新和发挥. 三、评分标准: 项目满分 基本要求 100 设计与总结报告:方案比较、设计与论证、理论分析与计 算、电路图及有关设计文件、测试方法与仪器、测试数据 与测试结果的分析. 50 实际制作完成情况50 发挥部分 50 完成第(1)项15 完成第(2)项15 完成第(3)项15 完成第(4)项 5 总分50 无线LED控制器的制作(T-2题)
一、 任务 设计并制作一个采用无线控制方式(红外、超声波、射频等任一种)来实现控制8路LED 灯的无线控制器,系统如下图所示: 要求 (一)基本要求 (1)可实现无线控制八路LED 灯(键盘控制任意一路LED 灯的亮、灭、左循环、 右循环); (2)使该控制器具备密码保护功能,当输入正确的密码后方能对键盘进行控制,反 之控制器发出报警; (3)设计控制距离以使用者为中心,圆半径距离设定在5米内均可接收. (二)发挥部分 (1)可实现LED 灯的分级亮度控制; (2)可实现测量无线LED 控制器的电源电压V,当V 下降到(7/8)V 时, 8路LED 有7个亮、满格电压V 时8路LED 全亮; (3)设计控制距离以使用者为中心,圆半径距离设定在1米内、5米内、10米内 三档可设置,且每档设计控制距离的实际测量不能超出所要求的距离; (4)有其他的创新和发挥. 三、评分标准
无线温湿度采集系统设计 作者：xx 指导老师：xx 农业大学工学院 xx级电子信息工程 230036 摘要：温湿度测量广泛应用于工农业领域，为了避免传统布线安装的测量不便，以及所引起的电磁干扰和信号衰减，达到对温湿度的精确测量,设计并实现了一种无线数据采集系统。该采集系统是以AT89S52单片机为核心，利用数字式温湿度传感器SHT10进行测量，将测量数据传送至单片机AT89S52，经过处理从无线发送模块nRF905发射出去，单片机通过模拟SPI口实现与nRF905之间的通信，因为nRF905兼具发射和接收功能，经过一定距离的传输，无线接收模块将接收到的数据送单片机串口，进行数据识别以及通过LCD1602显示温湿度，成功地实现了无线温湿度的数据采集。 关键词：nRF905 AT89S52 AHT10 1 引言 温度、湿度是工农业生产的主要环境参数，在工农业生产实践中占有重要地位，对其进行适时准确的测量具有重要意义。而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较大的误差。本系统采用单总线数字温湿度传感器SHT10，直接将温湿度变为数字信号，配合单片机及无线通信模块nRF905进行无线数据传输，达到实时采集的目的。利用单片机对温、湿度控制具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。本文介绍了利用AT89S52单片机进行温度和湿度检测的智能化方法。 2 设计要求 无线温度、湿度采集系统是家庭信息智能化的一个部分，也独立应用于农业大棚温湿度监控。传统的布线安装给使用带来很大不便，为了解决这一问题，本设计需要设计一款无线温湿度采集系统，通过无线的方式实现主机对各采样点的温度、湿度信息进行监控。 本设计是实现温度和湿度的测量和实时监控，通过单片机(AT89C52)直接连接SHT10，将测量得到的温度和湿度数据显示在液晶屏上。上位机的数据经过无线传输及显示后再被传输至接受端的89S52单片机中，然后再由单片机将数据转化为可以由液晶显示板1602显示的数据。 3 系统总体方案 无线温湿度采集系统是一种基于射频技术的无线湿温度检测装置。本系统由
郑州轻工业大学 实训报告 实训名称：嵌入式软件工程实践 姓名： 院（系）： 专业班级： 学号： 指导教师： 实习时间：
一、实训目的 （一）实习目的 本实训课程是针对嵌入式软件专业学生专门设计的，通过本课程设置的几个嵌入式综合项目的系统学习，可以使学生由浅入深的对嵌入式Linux系统进行全面学习，能够独立胜任嵌入式Linux应用开发、系统开发、驱动开发等多方面工作，并注重敬业团队精神培养。 1）增强学生的理论联系实际的能力 2）通过实训了解企业项目开发流程和学习新技术的方法 3）通过实训项目了解企业项目开发过程中文档的整理方法和问题的分析方法 4）通过实训项目加强学生对基础课程的运用能力，使其认识到基础知识的重要性5）通过实训争强学生对本专业和未来工作岗位的理解，端正心态，明确就业目标6）通过实训争强学生的编程技能，培养其良好的编码风格和编码习惯 （二）方法 本实训课程安排在学校实验室统一进行实训，学生上机独立完成规定实训项目。 （三）任务 要求每位同学独立完成实训题目的编程、调试、优化与测试，并交付使用。要求强化编程思维、编程能力和代码优化的能力，撰写《实训报告》（含：需求分析、总体设计、算法分析及设计中遇到的主要问题和解决方法，设计中尚存的不足与心得体会）。上交完成的所有源程序及相关文件。
信模块 第三周实现创建阿里云产品和设备，并A9开 发板链接阿里云 第四周实现Android获取阿里云端数据 三、实训报告 3.1 项目名称 项目名称：嵌入式远程监测 3.1.1 实训内容 1、嵌入式远程监测与语音控制系统包括智能网关（A9内核，Linux Ubuntu操作系统）1个，无线通信节点1个，包含常用的物联网传感器DHT11，STM32开发板，A9开发板。 2、系统每个节点都采用ARM Cortex-M3架构的MCU，可以外接多种传感器以及控制设备。 3、同时把传感器的数据以及控制设备的状态在2.8寸LCD屏上进行显示。 4、节点通过NRF24L01无线通信模块，把节点的数据传输到网关。 5、网关再把数据传输到云服务器。 3.1.2 实训过程及相关结果 一、采用STM32F103ZE为硬件开发平台，裸板开发驱动程序： 1)关于STM32开发板的介绍 核心处理器：STM32F103ZET6、主频：72MHZ、引脚：144、GPIO口的管脚个数112
无线数据传输系统设计 无线数据传输系统设计 作者：xxx 摘要：介绍无线数据传输系统的组成、AT89C51单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。 一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。 关键字：无线数据传输，A T89C51单片机，模/数转换器，ADC采样，采集，信号 【Abstract】: Introduction of wireless data transmission system components, AT89C51 Serial port works and wireless digital radio interface with the hardware and software design and implementation. Digital acquisition system in general, is to capture the scene through the sensor signal is converted to electrical signals by analog / digital converter ADC sampling, quantization, encoding, in order to digital signals into data memory, or sent to the microprocessor, or send the data wirelessly to the receiver for processing. Wireless data transmission system is kind of a use of wireless means, to collect the data sent by the stations to the master control station equipment. 【Key words】: Wireless data transmission，AT89C51 Microcontroller，A / D converter，ADC sampling，Collection，Signal
第三章 系统硬件设计温度数据采集系统和接收显示硬件电路主要包含温度数据采集、发送、接收和显示等模块，温度数据采集采用数字式温度传感器 DS18B20，数据的发送和接收采用无线数据收 发模块PTR2000，整个系统采用单片机STC89C52进行各模块的协调控制，下面对各个模块进行介绍。 3.1 数字温度传感器DS18B20 3.1.1 DS18B20 的性能特点 DS18B20 是由 DALLAS 半导体公司生产的单线型智能数字温度传感器，是新一代适配微处理器的智能温度传感器，广泛应用于工业、农业等领域，具有体积小、接口方便和传输距离远的特点，在一根通信线上可以挂很多个 DS18B20，很方便。具有以下特点：（1）具有独特的 1-Wire 接口，只需要一个端口引脚就可以进行通信；（2）具备多节点能力，能够简化分布式温度检测应用中的设计；（3）不需要外部元件； （4）可以直接从数据线供电，电源电压范围在 3～5.5V ；（5）在待机状态下可以不消耗电源电量；（6）测量温度范围在-55～+125℃；（7）在-10～+85℃时测量精度在±0.5℃；（8）可以用程序设定 9～12 位分辨率；（9）用户可根据需要定义温度的上下限报警设置。DS18B203 脚封装的管脚排列图如图 3.1.1 所示。、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
基于ZigBee的无线温湿度采集系统 摘要：针对传统温湿度检测存在的问题，结合无线传感器网络技术，本文提出一种基于ZigBee 技术的无线温湿度采集系统的设计方法。设计采用CC2530 射频芯片及SHT11 数字温湿度传感器，在ZigBee 协议栈的基础上进行应用开发。阐述了ZigBee技术，系统组成及工作原理，系统软硬件设计等内容，并通过实验测试表明,该无线温湿度采集系统能够稳定可靠的运行,并且具有组网简单、功耗低，成本低等优点，具有十分好的实用价值和经济效益。 关键字：ZigBee，温湿度，CC2530，协议栈 Wireless temperature and humidity acquisition system based on ZigBee technology Abstract: According to the problems existing in temperature and humidity detecting of traditional ways,combining with wireless sensor network technology , this paper puts forward a new design of temperature and humidity acquisition system based on ZigBee technology. The design was carried out based on the ZigBee protocol, adopting CC2530 RF chip and digital humidity and temperature sensor SHT11. Paper introduces ZigBee technology, the overall design of the system, hardware and software design of the nodes and so forth. Finally, the experimental tests have proved that the wireless temperature and humidity acquisition system was stable and credible , with the advantages of simple networking , low cost and low power, and it has a very good practical value and economic benefits . Keywords: ZigBee, Temperature and humidity, CC2530, Protocol
1 前言 温度和湿度的检测和控制是许多行业的重要工作之一，不论是货品仓库、生产车间，都需要有规定的温度和湿度，然而温度和湿度却是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温度和湿度检测与控制系统就显得非常重要。 温湿度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用。在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的检测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强生产车间温度与湿度的监测工作，但传统的方法过于粗糙，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化，智能化控制方向发展。 对于国外对温湿度检测的研究，从复杂模拟量检测到现在的数字智能化检测越发的成熟，随着科技的进步，现在的对于温湿度研究，检测系统向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在发展过程中，以单片机为核心的温湿度控制系统发展为体积小、操作简单、量程宽、性能稳定、测量精度高，等诸多优点在生产生活的各个方面实现着至关重要的作用。 温湿度传感器除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。 2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT10型智能化温度/温度传感器，体积与火柴头相近。它们不仅能准确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对温度的围是0～100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。测量温度的围是-40℃～
多对一/星型结构模块组合APC300 / RF5150超低功耗无线测温发射模块 APC250S 无线传感器接收模块 APC300超低功耗微功率无线传感器发射模块
APC300（RF5150）模块是专为无线测温产品设计的超低功耗微功率发射模块，模块采用了超低功耗单片机和高性能低功耗发射芯片，内置12bits高精度ADC，可以直接连接主流的各种数字与模拟传感器，如PT1000热敏电阻、DS18B20传感器等；用户无需编写无线与传感器部分的软件，也不需要额外的MCU和外围器件，只需将传感器直连到模块相应管脚即可使用。 图示，使用DS18B20传感器：
模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率，收发频率，发射功率，射频速率，发射间隔以及传感器类型等各种参数。 模块工作方式为定时采集传感器数据并发送直接收模块，发射间隔可通过软件及MCU 轻松设置，模块工作电压2.1-3.6V，完全为电池供电设计，在10mW发射功率下发射电流仅14mA，休眠功电流低至1.5uA，一节普通的的锂亚电池(如ER18505)工作寿命可达数年至十几年。 注意：模块分无中继与有中继两种，如无特别说明，将默认为无中继。 APC300 发射模块特点： ?700米传输距离 (3.125Kbps) ?频率425-450 ?发射功率最大10mW
?工作湿度：10%～90% (无冷凝) ?工作温度：-30℃- 85℃ ?休眠电流：1.5uA@2.1-3.6V(典型值),最大2.5uA ? 2.1-3.6V 宽电压工作范围 ?发射电流14mA@10dBm，待机电流1.5uA ?多频道可设，GFSK的调制方式 ?可设置定时采集时间间隔 ?可直接连接模拟与数字传感器 ?数年至十几年电池使用寿命 ?体积22.4mm x 15.9mm x 2.4mm APC250S 接收模块特点： ?1500 - 1800 米传输距离 ?工作频率410 - 440 MHz ?通讯频道以0.2MHz为步进，连续可调 ?工作湿度：10%～90% (无冷凝) ?工作温度：-30℃- 85℃ ?发射功率：100mW 可调），供电电压：3.4 - 5.5V ?电流消耗：20mA（接收），100mA（发射），3uA （休眠）?空中最大速度19.2K，最大串口速度57.6K ?UART接口 ?大于100个频道 ?GFSK的调制方式 ?高效的循环交织纠错编码，最大可纠24bits 连续突发错误 ?灵活的软件编程选项设置 ?超大的 2 × 256 bytes 数据缓冲区 ?体积：32.1 × 18.3 × 7.0 （mm） 应用： ?高压电力线，开关柜测温 ?农业大棚温湿度采集 ?生鲜，疫苗冷链物流 ?无线轴承，缸体及纺机温度监测 ?混凝土，矿井及隧道测温 ?仓储，图书馆和博物馆等温湿度监测 ?室内外温湿度监测 ?无线单向数据传输
毕业论文（设计） 题目：单片机无线传输系统设计完成人： 班级：11 学制： 专业： 指导教师： 完成日期：
目录 摘要 (1) 引言 (1) 1总体设计 (2) 1.1设计技术背景 (2) 1.1.1 AT89S51单片机简介 (2) 1.1.2 AT89S51主要功能特点 (2) 1.2单片机无线数据传输原理 (3) 1.2.1 单片机无线数据传输原理概述 (3) 1.2.2 无线数据传输常用编码方式 (3) 1.2.3 无线数据传输解码 (5) 1.2.4 无线数据传输调制和解调 (6) 2无线数据收发模块 (7)
2.1无线收发模块nRF905简介 (7) 2.2 nRF905无线模块特点 (7) 2.3 工作模式及芯片结构 (7) 3系统软硬件设计 (8) 3.1 硬件设计 (8) 3.1.1 概述 (8) 3.1.2 电路原理 (9) 3.1.3 SPI接口配置 (9) 3.2 软件设计 (12) 3.2.1 概述 (12) 3.2.2 发射程序 (13) 3.2.3 接收程序 (17) 4结束语 (21) 参考文献 (22) Abstract (23)
单片机无线传输系统设计 作者： 指导教师： 摘要：当今社会发展迅速,人们迫切的期望能随时随地、不受时空限制地进行信息交互。当今的各种智能化控制系统也离不开数据信息的传输。其中，无线数据传输是区别于传统的有线传输的新型传输方式，系统不需要传输线缆、成本低廉、施工简单。现在，有很多的电器产品(如一些家用电器)的操作控制也都采用了无线数据传输方式，一些无线数据传输功能相对简单的电器产品，无线数据传输信号的接收识别往往采用与编码调制芯片配套的译码芯片。而无线数据传输功能比较复杂的一些电器产品，无线数据传输信号的识别与译码多采用单片机，其编码调制方法也有多种。本文介绍一种基于AT89S51单片机以及无线收发模块nRF905的无线数据传输方案，以及用单片机对其进行识别的程序设计方法，以供参考。 关键词：AT89S51单片机，nRF905模块，无线数据传输； 引言 当今的各种智能化控制系统,比如智能化小区部的无线抄表系统、门禁系统、防盗报警系统和安全防火系统等,工业数据采集系统,水文气象控制系统,机器人控制系统、数字图像传输系统等等,都离不开数据信息的传输。可以说,数据信息传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分。[1]在有线数据传输方式当中,数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在一些单片机监测系统中,数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或野外。采集到的数据通信传输到手持终端, 然后通过手持终端送到后台机(PC机) 进行数据分析、处理。这样,数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题。若采用有线数据传输方式显然是不合适的。相比于传统的有线数据传输方式,无线数据传输方式可以不考虑传输线缆的安装问题,从而节省大量电线电缆,并且降低施工难度和系统成本,是一个很有发展潜力的研究课题。无线数据传输因其传输距离远和受障碍影响小而得到广泛应用，随着各种专用无线数据传输集成电路和无线数据传输发射和接收专用集成电路的不断涌现，使许多复杂的无线数据传输系统的设计变得愈来愈简单，而且工作稳定性可靠。本文介绍利用单片机以及发射/接收