第1章绪论
1、1研究的目的和意义
随着社会的进步和生产需要，利用无线传感进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。
在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，因此需要采集数据并传输数据到一个环境相对较好的操控室内，这样就会产生数据传输问题。由于厂房过大、需要传输数据过多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线。这样浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而且，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或时，数据甚至无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据收集。
在农业生产上，不论是温室大棚的温湿度监测，还是粮仓的管理，传统上都是采取分区取样的人工方法。这样工作量大，可靠性差，而且大棚和粮仓占地面积大，检测目标分散，测点较多。传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。在当前的科技水平下，无线通信技术的发展使得温度采集测量更加精确，简便易行。在日常生活中，随着人们生活水平不断的提高，居住条件也逐渐变得智能化。如今很多家庭都会安装室内温湿度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术采集室内温湿度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作。通过自动调节室内温度湿度，可以更好地改善人们的居住环境。以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种无线温度采集系统已经被成功应用于工农业、军事国防、环境监测、机器人控制等许多重要领域。而且类似于这种温湿度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。为此，需要设计相应的接口系统，控制这些射频芯片工作，完成可靠稳定的无线数据传输，这样的研究也变得更加有意义了[1]。
1、2 国内外研究现状
在温湿度采集设备出现以前，人们都是分别使用温度计和湿度计进行
温度、湿度的测量。最早的温度计是于1953年意大利科学家伽利略（1564~1642）发明的。但该温度计因热胀冷缩的作用而受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量的误差较大。之后，法国人布利奥于1659年制造的温度计已经具备了现在温度计的雏形。之后相继出现了列氏温度计、华氏温度计、摄氏温度计。现在英、美国家多用华氏温度，德国多用列氏温度，中国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。15世纪在意大利里出生的里安纳度是第一个想出使用一个简易装置量度出空气中的水蒸气含量，这是最早的有关湿度测量的记录。现在科学家使用一台称为的"psychrometer"仪器测量相对湿度。"psychrometer"由两个绑在一起的温度计够成，用来进行湿度的测量。
国外集温湿度采集于一体的技术早于我国，进入21世纪以后，特别在我国加入到WTO后，国内产品面临巨大的挑战。各行业特别是传统产业都急切地需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。我国在逐步消化吸收国外有关技术之后，也发明制造了各类传感器。按种类分有数字式温湿度传感器、无线温湿度传感器等，按应用技术的不同来分有基于AT89C52的温湿度采集设计、基于CAN总线智能温湿度传感器设计、基于AT89C52的温湿度传感器设计、基于MAX52102的电流型温湿度智能传感器设计等。
1、3 传感器技术发展现状
国标GB7665-87中将传感器定义为能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
作为现代科技的前沿技术，传感器技术在国内国外得到迅速的发展，作为信息、采集的手段，传感器是现代高新科学技术发展的不可或缺的重要组成部分。世界上许多的国家都将传感器技术作为现代科技发展的关键技术。我国在“十五”计划中把传感器微电子作为重点发展的项目。
传感器技术是信息、技术的二大基础之一，自80年代起就得到了世界各国的重视。在今后的发展中，新材料的开发化、加上技术微精细化、多功能化、集成化、智能化、性能高稳定、指标高精度化、高可靠及网络化将成为传感器技术的研究重点。其中智能化和网络化体现了多种技术的结
合，是当今国际研究的热点之一。随着网络时代的进步和信息化程度的不断提高，计算机网络技术与智能传感技术的结合日趋紧密，并由此产生了智能传感器网络技术[2]。从传感器技术发展的趋势来看，应重视发展先进的传感器制造工艺技术，研制新型传感器产品。当前应当大力发展MEMS工艺和微传感器，智能化技术和智能传感器，集成工艺和集成传感器，网络化技术和网络传感器[3]。
传感器的准确度、稳定性和可靠性以及数据处理的能力一直是用户最为关心的问题。因此，长期以来人们不断致力于重新认识和发现新的物理、化学、生物现象。试图在开发新材料，发展微细加工技术，以求在传感器硬件方面有更大的进展。系统自动化程度的提高和复杂性的增加，使以微型计算机为基础的测控系统需要传感器提供数据以便做出实时决策，因而给传感器的综合精度、稳定性、可靠性和响应提出了越来越高的要求。
目前，人们把微处理器智能技术和微机械加工技术应用于传感器。不再是仅仅依赖硬件的改进，而是用存放于微处理器中功能强大的软件对系统进行非线性自动校正、自校零、自补偿、自校准、自检验、抑制噪声。此外，人工智能、专家系统、模糊逻辑、神经网络等也加强了对传感技术的影响，增强了传感器的“智能化”功能。这就是智能传感器(smart sensor)或智能换能器(smart transducer)。因而计算机的出现和微处理器技术应用在传感器是“dumb sensor”和“smart sensor”的分水岭。将IP传感器布置于测控现场，处于控制网络中的最低级，其采集到的信息传输到控制网络中的分布智能节点，并由它处理，然后传感器数据散发到网络中。网络中其它节点利用这些信息作出适当决策，如操作执行器、执行算法[4]。
集成电路和微机械工艺促进了传感器技术发展，改变了传感器作为单纯的物理量转换的传统概念。目前，传感器的发展主要集中于集成化和智能化两个方面。集成电路和各种传感器的特征尺寸已经达到了亚微米和深亚微米量级，由于非电子元件接口未能做到同等尺寸而限制了其体积、重量、价格等。智能化是将传感器(或传感器阵列)与信号处理电路和控制电路集成于同一芯片上(或封装在同一管壳内)。系统能够通过电路进行信号提取和信号处理，根据具体的情况自主地对整个传感器系统进行自检、自校准
和自诊断。并且能根据待测物理量的大小及变化情况自动选择量程和测量工作方式。和经典的传感器相比，集成智能传感器能够减小系统体积、降低制造成木、提高测量精度、增强传感器功能，是目前国际上传感器研究的热点，也是未来传感器发展的主流方向[5]。
1、4 智能温室控制系统发展现状
近几十年，随着计算机、电子等方面相关工程技术的发展，设施园艺有了很快的发展。荷兰人地矛盾非常突出，人口密度非常大，但是同时它的园艺、种苗、温室设施设备等享誉世界，是世界上几个农产品出口最大的国家之一。1万h㎡的设施栽培，是荷兰经济的主要支柱。荷兰温室结构主要是文洛型。近年来，开始向大型化方向发展。0.5 h㎡时以下的温室越来越少。荷兰的种苗行业十分的发达，种植者一般都不自己播种育苗，130多家种苗公司向种植者提供优质的种苗、种子。在温室结构、计算机控制、机械化、自动化方面的技术、设备开发以及农产品的分级、包装、运输等方面大型温室公司起着非常重要的作用，促进了设施园艺的发展。荷兰的de Wit学派，在基于作物生长模型的温室控制系统方面提出一系列的控制模型理论。以色列由于其恶劣的自然条件，人力发展了设施园艺产业，尤其在微灌没施及控制领域，处于世界领先的地位。是世界上首个具有一定实际应用价值温室作物模型是该国科研人员的研究成果，在温室专用作物品种的开发研究方面，也具有相当的优势。美国设施园艺是从二战后开始发展的，在其强大的工业技术支撑下，从20世纪90年代以后，又有了较大的发展。在设施专用品种、温室降温设备、环境控制的传感器设备等方面均处于世界领先地位。在国家相关部门的支持下，其在作物生长模型及配套的控制系统方面都有了很大的进步。日本温室主要以塑料温室为主，因而日本塑料行业也非常发达。在温室内配套的小型农用机具方面，日本的产品在国际市场上有一定的地位。通过计算机控制温度、湿度、C02、肥料等设备(日本称为“植物工厂”)，已在日本普及。另外，法国、西班牙、英国、韩国、加拿大、澳大利亚等国的设施农业都是相对发达的。部分国家在设施园艺领域还开展了国际合作，并且取得了一定的成果。
随着近年来国家相关科研项目的启动，在吸收国外先进技术成果的基
础上，我国的设施农业方面有了较快的发展，设施面积和设施水平也在不断的提高。在产业化方面发展态势良好，温室结构与设备研究达到了相当高的水平[16]，温室作物与环境模型的研究近年来也有不少的文献报道[17]。在温室环境控制设备以及技术方面，浙江大学、中吉林大学、国农业大学、江苏大学等也在基于单片机应用条件下的工业现场控制总线技术,分布式网络控制技术,远程通信系统及接口技术，蓝牙技术等方面的技术在温室中的应用作了大量的研究，并取得了一定的成就。国产的温室控制系统也开始在一些农业园区中使用。
第2章系统的硬件设计
2.1总体方案设计
本设计的总体结构图如图2.1所示。包括：主机模块、通讯转换模块及温湿度传感器节点模块。其中，主机模块与通讯转换模块之间通过基于Modbus ASCII 协议的RS485总线进行通讯，而通讯转换模块与各温湿度传感器节点间通过无线Modbus ASCII协议进行通讯。
图2.1 系统总体结构图
主机模块作为温湿度数据的集中显示和存储装置，同时还作为与通讯转换模块进行沟通时的上位机，每5s向下位机发出采样指令，从而获得各个节点的温湿度状况，但主机模块与传感器节点间并无直接的数据往来。通讯转换模块负责直接与传感器节点进行无线通讯，充当该无线通讯网络中的上位机，它将直接对各个传感器节点发出采样命令，并将全部温湿度数据封装成一定的格式上传至主机模块。传感器节点在整个通讯网络中，级别最低，且各个节点间没有相互通讯，仅负责对所处空间处的温湿度进行频率为0.5Hz的采样，并在接收到通讯转换模块的采样命令后，将该温湿度数据进行上传。
2.2 主机模块设计
主机模块是整个系统的核心控制单元，负责温湿度及相关信息的集中显示、存储，触发信号采样、Modbus 协议维护等工作。本设计采用HMI（人机界面）作为主机模块的核心元件。HMI具有编程组态化，显示信息简洁明了，信息存储方便，通讯协议二次开发难度低等特点，非常适合具有一定人机交互需求场合下的信息集中显示和存储。
2.2.1 HMI选型及基本特性
考虑到成本、延续性、配置难易程度等因素，本设计选用威纶通公司的MT6071系列HMI作为本系统的主控模块，如图2.2所示。
图2.2 MT6071产品图片
MT6071具有如下基本特性:
【多连接】三组独立串口，支持与三种不同协议的控制器同时通讯，一屏多机；
【高配置】搭载Cortex A8 600MHz CPU和128MB内存，运行快速；
【视觉性】业界最高1600万色的高彩度显示，完美呈现；
【轻量化】全新灰白双色外观与薄型轻量化机身，爱不释手；
【兼容性】工程文件、安装开孔、通讯连接可完好兼容旧有机型，升级无忧；
【稳定性】内置电源隔离，有效抑制电源浪涌和异常地电流，增强HMI现场运行稳定性；
【易用性】适用EasyBuilder Pro组态软件，拥有流动块、分期付款、操作记录、配方数据库等新功能，简单易用；
7 TFT
显示器
分辨率800 x 480
亮度350
对比度500:1
背光类型LED
背光寿命>30,000 小时
显示色彩24 bits
触控面板类型四线电阻式
触控精度动作区长度(X)2%,宽度(Y)2%
存储器闪存(Flash)128MB 内存(RAM)128MB
处理器Cortex A8 32Bit RISC 600MHz
I/O接口USB Host USB 2.0 x 1
USB Client USB 2.0 x 1
串行接口
Com1: RS-232，COM2：RS-485 2w/4w，
Com3:RS-485 2w
万年历内置
电源输入电源24±20%VDC
功耗350mA@24V
电源隔离内置
耐电压500VAC (1 分钟)
绝缘阻抗超过50MΩ@500VDC
耐震动10 to 25Hz (X,Y,Z 方向2G30 分钟)
规格外壳材质工程塑料
外形尺寸WxHxD200.3 x146.3 x 34mm 开孔尺寸192 x 138mm
重量约0.6 kg
操作环境防护等级IP65 前面板防护等级存储环境温度-20 ~ 60C (-4 ~ 140F)使用环境温度0 ~50C(32 ~122F)
使用环境湿度10% ~ 90% RH (无冷凝)
认证符合CE认证标准
软件EasyBuilder Pro V3.00.01 或更新软
件版本
2.2.2 HMI的硬件设置
1）拨码开关设定
在MT6071投入使用前，需对其工作模式进行选择，可通过其背后的拨码开关进行设定，如图2.3所示
图2.3拨码开关
工作模式的组合如表1所示。首次使用时，应将拨码置于1000模式，对屏幕进行触控校正。校正完成后，将拨码置于0000模式，进入正常工作状态。
SW1 SW2 SW3 SW4 模式
ON OFF OFF OFF 屏幕触控校正模式
OFF ON OFF OFF 隐藏系统设定列
OFF OFF ON OFF Boot 加载模式
OFF OFF OFF ON 开启前面板电源开关
OFF OFF OFF OFF 正常模式
表1工作模式组合
2）通讯端口设定
MT6071在硬件上只具有两套物理异步串行通讯端口，但可通过软件配置成多种通讯端口类型。其中一组9针D型公头COM口的配置如表2所示，另一组9针D型母头COM口的配置如表3所示。
引脚编号COM1[RS-232] COM2[RS-232]
1 NA NA
2 NA NA
3 RXD NA
4 TXD TXD
5 GND GND
6 NA RXD
7 RTS NA
8 CTS NA
9 NA NA
注：其中NA为未指定
表2 公头配置
引脚编号COM1[RS-485]2W COM1[RS-485]4W COM3[RS-485]2W COM3[RS-232]
1 Data- Rx- NA NA
2 Data+ Rx+ NA NA
3 NA Tx- NA NA
4 NA Tx+ NA NA
5 GND GND GND GND
6 NA NA Data- NA
7 NA NA NA TXD
8 NA NA NA RXD
9 NA NA Data+ NA
注：其中NA为未指定
表3 母头配置
从抗干扰能力及通讯模式（半双工）的角度考虑，本设计选用母头中的COM3（2线制RS485模式）作为异步串行通讯端口，即9针插座的第6针作为信号负，第9针作为信号正。
2.3通讯转换模块设计
本系统通过RS485将通讯转换模块与主机模块建立联系，从而将温湿度信号显示出来。
2.3.1 RS485通讯及收发器芯片MAX487的基本特性
1）RS485通讯
当以高数据速率或者长距离进行通信时，差分数据传输可在大多数应用中提供优良的性能。差分信号有助于消除在网络中作为共模电压出现的接地偏移和感应噪声信号的影响。RS485符合真正多点通信网络要求，并且该标准规定在一条单总线（2线）上支持32个驱动器和32个接收器。有些RS485收发器修改输入阻抗以便允许将多达8倍以上的节点数连接到相同总线。RS485最常见的应用是在工业环境下可编程逻辑控制器内部之间的通信。
RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(0.2～6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(0.2～6)V表示。接口信号电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。
考虑到工业上的仪器仪表常见的通讯接口即为RS485接口，本设计也采用了RS485作为驱动模块与主机模块间的通讯接口，以达到良好的扩展性能。
2）收发器芯片MAX487的基本特性
本设计所选用的美信公司的SOIC封装的MAX487作为RS485收发器芯片。该芯片为的工作原理如下：
MAX487是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器。MAX487具有限摆率驱动器，可以减小EMI，并降低由不恰当的终端匹配电缆引起的反射，实现最高250kbps的无差错数据传输。该收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120μA至500μA之间。
另外，MAX487具有低电流关断模式，仅消耗0.1μA。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。MAX487具有1/4单位负载的接收器输入阻抗，使得总线上最多可以有128个MAX487收发器。MAX487为半双工应用设计。
MAX487的引脚分布如图3.2所示。
图3.2MAX487引脚分布
2.3.2单片机的特性
1）单片机的选取
首先考虑采用统的AT89C51单片机作为主控芯片，此芯片价格便宜，操作简单，低功耗，比较经济实惠[1]，但51系列的产品线过于单一，封装形式，内部存储器，外围模块等配置方式缺乏灵活性。因此排除此款单片机，故而采用美国Microchip公司的PIC16F1829单片机。该单片机具有低功耗，封装形式多样，振荡器配置灵活，内部模块资源丰富等优点，非常适合搭建无线智能传感器节点。因此采用PIC16F1829单片机作为主控单片机。
2）PIC16F1829的基本特性
一、具有高性能的RISC
1. 仅需学习49条指令
2. 带有自动现场保护的中断功能
二、灵活的振荡器结构
1. 高精度32 MHz内部振荡器模块
2. 种晶振模式，频率最高为32MHz
三、采用nanoWatt XLP 的超低功耗管理
四、电气特性
1. 较宽的工作电压范围：1.8～5.5V
2. 高灌/ 拉电流：25 mA/25 mA
3. 内部弱上拉
五、丰富的片内资源
1. 内置8通道10位ADC模块
2. 两个独立的模拟比较器模块
3. 4组8位定时/计数器，1组16位定时/计数器
4. 1组UART端口
5. 8KB片内程序存储器，1024字节片内SRAM，256字节片内EEPROM
6. 20引脚的芯片封装形式，17个具有复用功能的I/O引脚和1个仅用作输入的引脚
3）PIC16F1829引脚及各引脚功能如图3.3，3.4所示
图3.4 PIC16F1829各引脚功能
2.3.3转换模块电路图
转换模块电路如图3.5所示
图3.5 转换模块电路图
2.4传感器节点模块设计
2.4.1温湿度传感器模块
1、温湿度传感器选择依据
SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量精度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。COMSENETM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标准12总线等电路全部集成在一个芯片内。该温湿度传感器功能强
大，且具有高度的可靠性和长时间的稳定性等特点，价格也相对低廉，所以完全符合本次设计系统的需要。
2、传感器的工作原理
SHT11的每一个传感器都是在极为精确的湿度室中校准的。SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14位的A/D转换器相连，可将转换后的数字温湿度值送给二线I2C总线器件，从而将数字信号转换为符合I2C总线协议的串行数字信号。
由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，而A/D转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。其次在传感器芯片内装载的校准数据保证了每一只湿度传感器都具有相同的功能，即具有100%的互换性。最后，传感器可直接通过12C 总线与任何类型的微处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成本，简化了接口方式。其内部结构如图4.1所示
图4.1 SHT11内部结构框图
3、传感器的特性
（1）将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一芯片（CMOSensTM技术）；
（2）可给出全校准相对湿度及温度值输出；
（3）带有工业标准的I^2C总线数字输出接口；
（4）（4）具有露点值计算输出功能；
（5）具有卓越的长期稳定性；
（6）湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位，并可编程为12位和8位；
（7）小体积（7.65x5.08x23.5mm），可表面贴装；
（8）具有可靠的CRC数据传输校验功能；
（9）片内装载的校准系数可保证100%互换性;
（10）电源电压范围为2.4～5.5V;
（11）电流消耗,测量时为550μA，平均为28μA，休眠时为3μA。
5、传感器的引脚及功能
传感器的引脚如图4.2所示
各引脚功能如下：
（1）GND：接地端；
（2）（2）DATA：双向串行数据线；
（3）（3）SCK：串行时钟输入；
（4）（4）VDD电源端：0.4～5.5V电源端；
（5）（5～8）NC：空管脚码。
6、与单片机连接电路
SHT11与单片机连接电路如图4.3所示。其中引脚2连接上拉电阻后与单片机引脚17相连，引脚3连接上拉电阻后与单片机引脚16相连。
图4.3 SHT11与单片机连接图
2.4.2收发器NRF24L01的特性
1、收发器NRF24L01的选择依据
nRF24L01 是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器、输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。且具有极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为-6dBm 时，电流消耗为9.0mA，接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。nRF24L01不需要复杂的通信协议且完全对用户开放，仅通过一个标准的同步串行总线接口与外围控制器连接，同系列产品之间可以自由通信，并且比蓝牙产品更便宜。所以nRF24L01是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片[9]。基于以上特点，该无线传输模块满足本次设计的需要。
2、NRF24L01的主要特性
1、GFSK调制，硬件集成OSI链路层；
2、具有自动应答和自动再发射功能；
3、片内自动生成报头和CRC校验码；
4、数据传输率为l Mb/s或2Mb/s；
5、SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s；
6、125个频道与其他nRF24系列射频器件相兼容；
7、QFN20引脚4 mm×4 mm封装；
8、供电电压为1.9 V～3.6 V；
3、NRF24L01引脚分布
NRF24L01引脚分布如图5.1所示，各引脚功能如表1所示
图5.1 NRF24L01引脚图
引脚名称引脚功能描述
1 CE 数字输入RX 或TX 模式选择
2 CSN 数字输入SPI 片选信号
3 SCK 数字输入SPI 时钟
4 MOSI 数字输入从SPI 数据输入脚
5 MISO 数字输出从SPI 数据输出脚
6 IRQ 数字输出可屏蔽中断脚
7 VDD 电源电源+3V
8 VSS 电源接地0V
9 XC2 模拟输出晶体震荡器2 脚
10 XC1 模拟输入晶体震荡器1 脚/外部时钟输入脚
11 VDD_PA 电源输出给RF 的功率放大器提供的+1.8V 电源
12 ANT1 天线天线接口1
13 ANT2 天线天线接口2
14 VSS 电源接地0V
15 VDD 电源电源+3V
16 IREF 模拟输入参考电流
17 VSS 电源接地0V
18 VDD 电源电源+3V
19 DVDD 电源输出去耦电路电源正极端
20 VSS 电源接地0V
表1 NRF24L01各引脚功能分布表
4、工作模式
通过配置寄存器可将NRF24L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，其工作模式如表2所示。
模式PWR_UP PRIM_RX CE FIFO寄存器状态
接收模式 1 1 1 -
发射模式 1 0 1 数据在TX FIFO 寄存器中发射模式 1 0 1→0停留在发送模式，直至数据发送完待机模式2 1 0 1 TX_FIFO为空
待机模式1 1 - 0 无数据传输掉电0 - - -
表2 NRF24L01工作模式
待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时NRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。
5、工作原理
发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后
发射成功时,若CE为低则NRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。
接收数据时,首先将NRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。在写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式。SPI操作及时序如图5.2,5.3所示。
图5.2 SPI读操作
图5.3 SPI写操作
6、配置字
SPI口为同步串行通信接口，最大传输速率为10 Mb/s，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。但针对单个字节而言，要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。
nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定义，这些配置寄存器可通过SPI口访问。nRF24L01 的配置寄存器共有25个，常用的配置寄存器如表3所示。
理工类大学本科毕业设计论文 基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
山东科技大学泰山科技学院实训报告 嵌入式课程综合 实训报告书 课题名称：温湿度监测系统 系（部）：信息工程系 专业班级：嵌入式专业方向09班 学生姓名： 学号： 完成日期： 山东科技大学泰山科技学院
1 绪论 嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。 嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括:工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境工程与自然等。本课题就是把嵌入式系统的优势利用到仓库的温湿度监控系统中。 在仓库的货物的管理中，防潮、防霉、防腐、防爆是衡量仓库管理质量的重要指标，它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，我们需要实时知道温湿度的具体变化，因此首要问题就是加强仓库内温度和湿度的监测工作。传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行监测，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、测试的温度湿度误差大随机性大，而且库区的面积越来越大，因此我们需要一种造价低廉、使用方便、测量准确、传输能力强和通信距离远的监控系统来有效地对仓库货物进行监管。 本课题的目的就是利用ARM控制器来实现工业现场温度、湿度的采集和无线传输，在远程可以显示温度和被送到上位机。 1.1设计目的 注重培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。了解所选择的ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等的相关原理，并巩固学习嵌入式的相关内容知识。通过软硬件设计实现利用ARM芯片对周围环境温度信号的采集及显示。 1.2设计意义 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由以下几部分组成：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范
单片机课程设计报告 题目：基于单片机的温湿度仪表设计 班级：智能科学与技术1201班
学生姓名：文波 学号：120407130 指导教师：朱建光 成绩： 工业大学 摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本设计STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。
目录 第一章目标及主要任务 (3) 第二章硬件设计 (3) 2.1系统设计方案 (3) 2.2 STC89C52介绍 (4) 2.3 DHT11数字传感器介绍 (5) 2.4电路设计 (7) 第三章软件设计 (11) 3.1 系统软件主程序流程 (11) 3.2 DHT11数据采集流程 (13) 第四章结论与调试 (13)
附录（程序清单） (14) 参考文献 (22) 第一章目标及主要任务 在本次课程设计中，为实现对温湿度的检测与显示，主要利用以STC89C52为核心构架硬件电路，DHT11温湿度传感器采集环境温度及湿度信息(温度检测围：0℃至+50℃。测量精度：2℃.；湿度检测围：20%-90%RH检测精度：5%RH)，数码管直接显示温度和湿度(显示方式：温度：两位显示；湿度：两位显示)；同时利用C语言编程实现温湿度信息的显示功能。 扩展功能：可设置温湿度报警值，温湿度超过设置的响应报警值，会发出报警信号。 第二章硬件设计 2.1 系统设计方案
温湿度检测仪毕业论文 第1章绪论 1.1设计任务 设计一个基于单片机的测温湿度控制系统，用单片机作为主控芯片，通过温湿度传感器监控对温湿度进行实时性控制，通过设置警戒温度，利用单片机控制，当温湿度高于设定温湿度基准值时启动报警，以达到控制的目的。 设计的功能如下： （1）实现LED数码管显示； （2）能通过按键选择工作模式和基准值的设定。 设计技术指标如下： （1）显示三位温度三位湿度； （2）温度采集精度为±0.5℃,湿度采集精度为±5%。 1.2原理描述 本设计主要由电源模块、温湿度采集模块、按键模块、报警模块、单片机控制模块以及数据显示模块几部分组成。如下图1-1所示：
图1-1 系统总体结构框图 1.2.1总体方案的设计 用温温度传感器DS18B20，DHT11主要实现检测温度、湿度的检测，将温度湿度[2]信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机进行数据的分析和处理，为显示和报警电路提供信号。设定模块主要为设定温湿度报警的阈值，其流程图1-1所示： 1.2.2 系统原理 温湿度采集模块使用的是DS18B20，DHT11数字温湿度传感器，它使用单总线方式，接口简单，而且无需另外校准，完全能够满足日常环境温湿度的检测要求。 数据处理模块使用的是AT89S51单片机，其完成温湿度数据的采集、运算和逻辑控制的功能。 其余模块主要由按键、LED和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温湿度阈值，LED用于数据显示，蜂鸣器用于提示用户。按照系统的设计功能所要求的，温湿度监控系统原理图如下图1-2所示：
图1-2 温湿度监控系统原理图 单片机作为主控制器，主要负责处理由温湿度传感器送来数据，并把处理好的数据送向显示器模块，温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数，并把所采集到得数据送向单片机，按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的，用来判断周围的温度或者湿度是否超出设定数值，显示电路主要用来显示当前的温湿度。 1.3整体方案的论证 1.3.1温湿度检测电路 方案一：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式接口方式，测量围在－55℃～125℃，－10℃～85℃，误差为0.5℃。最高精度可达0.0625℃。HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度围在0%~100%RH，误差为2%RH。 方案二：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20~90%RH湿度，误差5%RH，0~50℃，误差2℃。 由于HS1101所构成的测湿度电路对电阻的精度要求高并电路繁琐，而DHT11温度精度达不到要求，所以取两者方案优点用DS18B20测温度和DHT11测
蔬菜大棚温湿度测控系统设计 摘要 温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。 对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。 关键词：大棚，温度，湿度，传感器
The Design of Greenhouse Temperature and Humidity Control System ABSTRACT Greenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. The thesis is about an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also it can be controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields. KEY WORDS:Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor
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
计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作
一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干
DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图
4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：温度传感与温度过程控制研究 学院（系）：里仁学院电气工程系 年级专业：07仪表2班 学生姓名：饶佳新 指导教师：程淑红 完成日期：2011.3.15
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.国内外研究动态 温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制加热器运作，从而达到改变用户所需温度的目的。近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段： (1)模拟、集成机械式温度控制器； (2) 电子式智能温度控制器。目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。 现今基于单片机的温度控制系统在生产、安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近年来，国内基于单片机的温度控制系统在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长，进入21世纪后，智能的温控系统正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温控器和网络温控器、研制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。但是比起国外，我们仍处于起步晚，高度低，技术创新能力薄弱的状况，技术密集型产品明显落后于发达工业国家，自主研发产品少，缺乏核心技术是硬伤。就单片而言，以欧美和日韩的技术最为成熟，他们几乎霸占了智能市场，并制定了相关的行业标准，在技术方面不断的革新使产品不断的更新换代，使之功能、精度、安全性等都不断得到新的提升。在这方面我们做的还远远不够，与发达国家的差距还很大。我们在研究新技术的同时还要加强产业结构的调整，在产品的科技含量上下功夫，不断地提高产品的科技附加值，使产品向着更加智能化、的方向发展，努力缩小同发达国家之间的差距。 2.选题的依据和意义 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系，在冶金、化工、建材、
《物联网工程设计与实施》项目设计 项目课题：基于STM32的温湿度检测 院系：计算机科学与技术学院 专业：物联网工程 项目经理：学号：123921043 副经理：学号：123921024 项目成员：学号：123921002 项目成员：学号： 123921048 项目成员：学号： 123921054 项目成员学号： 123921025 项目成员学号： 123921011 项目成员学号： 123921023 指导教师： 2014 年 12月
目录 摘要 (5) Absract (7) 一．设计目标 (9) 二．设计方案 (9) 三．实验所需器材 (9) 四．设计内容 (9) 4.1 STM32模块 (9) 4.2 AM2302介绍 (11) 4.2.1 产品概述 (11) 4.2.2 应用范围 (12) 4.2.3 产品亮点 (12) 4.2.4 单总线接口定义 (12) 4.2.5 传感器性能 (13) 4.2.6 单总线通信 (13) 4.3 Nokia 5110 介绍 (15) 4.3.1 SPI接口时序写数据/命令 (15) 4.3.2 显示汉字 (15) 4.3.4 显示图形 (16) 4.4 原理图设计 (16) 4.5 PCB板设计 (17) 五．实验软件设计 (18) 5.1 温湿度传感器DHT22的程序 (18) 5.2 湿度显示函数 (21) 5.3主函数程序 (23) 5.3.1显屏程序 (23) 六．作品实物展示 (32) 七．设计总结 (33)
基于STM 32 的温湿度检测 摘要 随着现代社会的高速发展，越来越多的科学技术被应用于农业生产领域。在温室大棚中对温湿度、二氧化碳浓度等外部参数的实时准确的测量和调节更是保证农业高效生产的重要前提。本次课程设计中实现了一个基于STM32F103VET6的智能温湿度检测系统，目的是实现温湿度的采集和显示，温湿度的采集是作为自动化科学中一个必须掌握的检测技术，也是一项比较实用的技术。本次实验主要作了如下几个方面工作：首先通过对实时性、准确性、经济性和可扩展性等四个方向的分析比较之后，选择了STM32F103VE微控制器作为主控芯片和AM2303温湿度传感器来实现对温湿度数据进行采集；在Nokia5110显示屏上显示出温度和湿度，然后详细介绍了各个模块的工作原理和硬件电路设计思路，实现了温湿度数据实时准确的测量；之后阐述了系统各个部分的软件设计思路；最后对系统在实际应用中采集到的数据进行了处理，分析了误差产生的原因，并通过分段线性插值算法对系统非线性误差进行了校准，同未校准时采集的数据相比，校准后的数据准确度更高，稳定性更好。在保证测量效果的基础上，本系统设计中充分考虑到性价比和再次开发周期性等，具有成本低、设计开发方便、通用性强等特点，不仅适用于现代农业生产中，还能用于其它工业控制、机械制造等其它领域，具有一定的市场推广价值。 【关键词】：嵌入式技术，电路设计，STM32，AM2302温湿度采集，Nokia5110 显示屏，程序设计
温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统
Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.
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
无线传感网络技术 课程实训 温湿度检测系统的设计与实现 院（系）名称电子与信息工程学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 起止时间：2017.6.26—2017.7.14
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：软件工程
本科生课程设计（论文） 目录 第1章绪论 (1) 1.1系统的开发背景 (1) 1.2开发工具 (1) 第2章需求分析 (2) 2.1调研情况 (2) 2.2 模块划分 (2) 2.3 系统原理图 (3) 2.4 系统性能需求 (3) 第3章系统概要设计 (4) 3.1系统总体结构设计 (4) 3.2模块的创建 (4) 第4章硬件设计 (5) 4.1 DHT11温度湿度传感器电路设计 (5) 4.2 晶振电路和复位电路设计 (5) 4.3 LED数码显示模块设计 (6) 4.4 报警模块设计 (7) 4.5 主程序设计 (7) 4.6 LED显示子程序设计 (8) 第5章系统的测试 (10) 5.1 系统安装接线图 (10) 5.2 调试与结果 (10) 第6章总结 (12) 参考文献 (13) 附录程序 (14)
第1章绪论 1.1系统的开发背景 随着科学技术的快速发展，人类社会已取得了巨大进步！在居家生活、工农业生产、环保、气象、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的场所进行换气、降温和去湿等工作。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，随机性相对较大。随着生产的发展急需一个含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据存储，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用等优点，一个低成本和具有较高精度的温度湿度检测器将在许多领域代替人工操作，自动不间断检测环境温度和湿度。目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量，而且温湿度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于控制者根据温度、湿度变化及时做出决定。为此，本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高，通过显示器显示温湿度信息，并能进行温湿度超限报警的测控产品。 本文设计的是基于单片机的室内温湿度检测与报警系统，运用温湿度传感器进行温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度较高、硬件电路简单、并能很好的进行显示，可测试一定范围室内环境温湿度的特点。省去了人工检测的繁琐、耗时的过程，随时通过检测器的显示器进行读数，既方便，又快捷。 1.2开发工具 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器，使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 LED数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备，每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成，根据七个发光二极管的正负极连接不同，又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种，选择的数码管不同，程序设计上也有一定的差别。 编程采用Keil C 软件，使用C语音。
内蒙古农业大学 本科生毕业论文（设计） 开题报告 题目温度测量与控制器设计 学院机电工程学院 专业农业电气化及其自动化 年级2008级 学号080515731 姓名王阳 指导教师李奋荣 职称教授 内蒙古农业大学教务处 二012 年3 月8 日
说明 一、开题报告前的准备 毕业论文（设计）题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业论文（或设计）的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成： 1、研究（或设计）的目的与意义。应说明此项研究（或设计）在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。 2、国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。 3、课题研究（或设计）的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。 4、研究（或设计）方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究（或设计）方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。 5、实施计划。要在研究提纲中按研究（或设计）内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。 二、开题报告 1、开题报告可在导师所在院、教研室范围内举行，须适当请有关专家参加，导师必须参加。报告最迟在毕业（生产）实习前完成。 2、本表（页面：A4）在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、导师、所在院部（要原件）各一份。 三、注意事项 1、开题报告的撰写完成，意味着毕业论文（设计）工作已经开始，学生已对整个毕业论文（设计）工作有了周密的思考，是完成毕业论文（设计）关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。 2、无开题报告者不准申请答辩。 3、本表（原件）用钢笔填写，字迹务必清楚。
毕业设计 基于MSP430单片机的温湿度检测系统
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