基于单片机的多点温湿度采集与无线传输系统
郑州大学
集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
郑州大学毕业设计
题目：基于51单片机的多点温湿度采集和无线传输系统
指导教师：职称：
专业：电子信息工程
院（系）：信息工程学院
完成时间：
基于51单片机的多点温湿度采集和无线传输系统
摘要：本系统是基于51单片机的多点温湿度采集和无线传输系统，由两个发射模块与一个接收模块组成。发射模块利用数字温湿度传感器DHT11采集环境温湿度数据并传送给STC89C52RC单片机，单片机进行数据处理后利用无线传输模块NRF24L01进行无线发送。同时，NRF24L01具有接收功能，接收模块的
NRF24L01将接收到的数据传给STC89C52RC单片机，最后用数字显示屏LCD1602将经过单片机处理后的温湿度数据显示出来。本系统能够完成同时远距离采集两点温湿度并在系统终端进行显示的功能，以达到监测多点环境温湿度的目的。结果表明，本系统能够方便、高效、及时地测量出两个采集点的温湿度。关键词：STC89C52 数据处理无线传输温湿度
Abstract: This is a multi-point temperature and humidity acquisition and wireless transmission system which is based on 51 single-chip microcomputer .it includes two transmitter modules and a receiver module. Transmission module use DHT11—digital temperature and humidity sensor to collect temperature and humidity data and transmit them to STC89C52RC micro-controller process the data and use
NRF24L01—the wireless transmission module to transmit data the same time,NRF24L01 have the function of reception. NRF24L01 of the receiver module will transmit the received data to the STC89C52RC micro-controller, and finally use LCD1602—a digital display screen to display temperature and humidity data after the micro-controller process the received data. The system can complete simultaneously and remotely the collection of temperature and humidity and the display of data in terminal achieved the purpose of monitoring multi-point temperature and humidity. The results show that the system can measure the two collection points of temperature and humidity conveniently, efficiently, and timely.
Key word: STC89C52 data processing wireless transmission temperature and humidity
目录
1绪论
引言
工业农业在国民经济中占据着重要地位，温度和湿度是工农业生产中一项重要的生产指标。温湿度过低过高会对工农业生产带来非常大的损失，因此，对其进行连续准确的测量就显得尤为重要。而一般的人工测量过程较为复杂繁琐，误差相对较大，效率极低。本系统为一个多点温湿度采集与无线传输系统，能够实时监测环境温湿度，极大的方便了工农业生产。此系统由两个发射模块与一个接收模块组成，可以进行多点温湿度检测。发射模块利用数字温湿度传感器DHT11采集环境温湿度数据并传送给STC89C52单片机，单片机进行数据处理后利用无线传输模块NRF24L01进行无线发送。同时，NRF24L01具有接收功能，接收模块的NRF24L01将接收到的数据传给STC89C52单片机，最后用数字显示屏LCD1602将经过单片机处理后的温湿度数据显示出来。
顾名思义，多点无线温湿度测量系统的特点在于多点、无线，这也是其优势所在[1]。多点是指本系统能够同时对多个监测点的温度、湿度进行测量，无线是指不需要到达监测点，而是在远处对其进行远程的温湿度测量。多点无线使温湿度测量更加方便高效，是其受到欢迎的重要原因,本论文的重点也放在了多点无线方面上。此系统原理相对简单、成本低廉、功能多样，超高的性价比会使其在生产生活中得到广泛的应用。本论文着重介绍了多点无线温湿度测量的制作原理和过程。比如，元器件的选择、介绍、与硬件连接，系统的工作原理，软件的编程与调试。
选题背景及意义
温湿度是我们日常生活中常常提到的词语，时时刻刻的影响着我们的生活，此外，温湿度也是工农业生产中一项重要的生产指标。但是，温度和湿度却是最不容易保障的指标，如果不能保障适当的温湿度进行工农业生产，便有可能会导致无法估量的损失。传统的人工测量耗时耗力，而且误差大，满足不了实时性，连续性，多点性。针对这一情况，研究开发可靠且实用的多点无线温度和湿度测量系统就具有很大意义了。
当今，无线通信技术是科技发展的重要热点，已经成为信息交流的主要方式。我们自然而然联想到多点无线测量系统中利用无线通信进行数据传输，把多个监测点的温湿度传感器采集到的数据通过无线传输到一个接收模块进行数据处理、显示，这样，便满足了温湿度测量的多点性、无线性，使测量起来更加方便高效。而且利用无线传输系统结构简单，成本低廉，灵活性高，维护方便，必将在生产生活中得到广泛的应用。另外此系统不需要额外的A/D转换器将模拟电信号转换成数字信号，而是使用DHT11直接得到温湿度的数字量，减去了不必要的麻烦。以此为出发点，利用自己所学的专业知识，利用新型智能数字温湿度传感DHT11，无线发射模块NRF24L01,单片机STC89C52RC，数字液晶显示器件LCD1602等主要元器件设计这套多点温度湿度采集和无线传输系统。
国内外现状及发展趋势
随着人们对生活舒适性的要求的提高和工农业生产对于高质量，高效率，高科技的追求，我们对温湿度的测量控制也越来越苛刻。传统的人工测量模式不仅效率很低，而且还浪费大量的人力资源及物力资源，还有缺乏一定的科学性，许多重大生产事故和损失大部分是人为因素造成的。人工测量缺乏完整的管理系统，而无线测量系统就可以完美解决这样的人力物力资源浪费，管理不及时的问题，这是此系统的智能化设计所拥有的过人之处。
目前，无线温湿度测量系统已成为热门[2-3]。国内各行各业的飞速发展对于生产条件也提出了越来越多的要求。某些行业高效率的生产对于温湿度有更为严格的控制，而且某些行业危险系数较高，测量极为不便，无线温湿度测量系统最近几年应运而生。多点无线温湿度测量系统是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。当今的多点无线温湿度测量产品，功能单一，价格高，导致各行业的利用率普遍不高，所以仍有很大的发展前景。现在国内外对于温湿度的测量正在由传统的人工测量向着新型的智能化测量发展，测量系统也正向着功能多样化、产品小型化、功耗极低化的方向发展。在发展过程中，以单片机为主要单元的无线温湿度测量系统有着体积小、操作简单、量程宽、性能
稳定、测量精度高等诸多优点，受到了测量系统开发者的青睐并且在生产生活的各个方面起着越来越重要的作用。
研究内容
本系统是以STC89C52RC单片机为核心的一套多点温湿度采集与无线传输系统。由温湿度采集、数据传输、数据处理三个部分组成，主要包括单片机系统，无线传输系统，电源电路，复位电路，温湿度检测，显示系统等模块。
系统设计的研究内容包括元器件的选择、电路的设计、程序的构架与编写、系统的调试等。元器件的选择是一项重要内容，它决定了系统的成本、功能、性能等很多方面[4-5]。选择元器件必须仔细对比比较，选测出合适的元器件进行系统设计。电路的设计决定了系统的成败，要根据各个元器件的功能特性，设计出最佳的硬件电路，尽量做到正确无误、简单明了、性能稳定。本系统发送模块的电路主要是是单片机STC89C52RC最小系统、温湿度传感器
DHT11、发射模块NRF24L01的连接。接收模块的电路是单片机STC89C52最小系统、接收模块NRF24L01,数字显示屏LCD1602的连接。单片机STC89C52是整个硬件电路的核心，它一方面控制无线传输模块NRF24L01发送、接收数据，另一方面，将接收到的数字温湿度数据送到LCD显示器显示，可以直观的看到测量点的温湿度并进行监测。整个系统的软件设计就是通过c语言程序对发射机、接收机的单片机STC89C52编程来实现其控制功能。系统结构简介，功能强大，成本低，效率高，性价比较高，能较好的满足生产生活中对于温湿度的测量监测要求。
2 系统架构
多点温湿度采集和无线传输系统是一种基于射频技术的测量装置。本设计包括发送模块与接受模块，两块之间以无线传输方式进行通信。发送模块包括
B。其通讯方式及总体框图如图
3 系统硬件设计
系统硬件电路设计分为发射机与接收机[6]。两个发射机A1、A2的硬件电路设计完全相同，主要包括温湿度采集模块、主控模块、无线发射模块。图所示为发射机各个模块的关系。
图发射机各个模块
接收机B主要包括无线接收模块、主控模块、显示模块。图所示为接收机各个模块的关系。
图接受机各个模块
下面，将对各个模块的硬件设计进行详细介绍。
主控模块
单片机的选择
STC89C52是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能CMOS 8位微控制器，其价格便宜，功耗较低，完全满足本系统设计的要求，其功能特性如表所示。
表 STC89C52的主要功能特性
STC89C52的引脚图如图所示。
STC89C52
图 STC89C52引脚图
STC89C52 的功能以及引脚完全可以满足本系统对于控制核心的要求，且其成本低，应用广泛，相关技术的使用已经很成熟，开发难度相对不高，所以，选择STC89C52单片机作为发射机、接收机的主控芯片。
主控模块的硬件设计
STC89C52RC主控模块主要包括供电电路，晶振电路，复位电路。
1.供电电路
STC89C52RC采用5v电源进行供电，本系统供电电路采用了反接保护，滤波电容，电源指示灯，使电源更加稳定安全，电路图如图所示。
图供电电路
2.晶振电路与复位电路
晶振电路采用12M晶振，18,19引脚各接入2个22pf的电容与其共同组成晶振电路。复位电路即STC89C52RC的RESET引脚接入一个10k电阻并接地，单片机正常工作时，保证此引脚电平一直处于低电平。两部分电路图如图所示。
图单片机的晶振电路与复位电路
温湿度采集模块
温湿度传感器的选择
温度测量采用的是最基本的应用相对广泛的热电偶。其优点是价价格便宜而且相当耐用，种类较多，能够测量非常宽的温度范围，但是其缺点是非线性、响应速度慢、精度中等、灵敏度低、稳定性低、高温下容易老化和有线性漂移，并且测量需要参考量。湿度检测采用的是湿敏元件，主要分为电阻式和电容式。湿敏电阻的种类多，灵敏度高，但是其线性度和产品的互换性差。湿敏电容反应灵敏，体积小，但测量精度没有湿敏电阻精确[7-9]。
数字式温湿度传感器DHT11是sensiron公司生产的一款含有已校准数字信号输出的智能化温湿度复合传感器，功能，精度完全能满足本次系统设计的要求，且成本低。它不仅能够测量温度，还能同时测量相对湿度，所以可以把DHT11作为温湿度检测的一个模块。DHT11传感器内部含有一个8位的单片机，与之相连的是一个电阻式感湿元件和一个NTC测温原件来分别采集湿度和温度数据。此传感器体积小，灵敏度高，功耗低，超高的性价比得到了很多场合的广泛应用。DHT11数字温湿度传感器实物图如图示所示。
图 DHT11数字温湿度传感器
由上可知，DHT11与温湿敏元件相比，它成本低，内部集成度高，在测量过程中可以调用储存在OTP内存中的校准系数对相对温湿度进行自动校准，能够更为准确地测量温湿度。而且能够提供数字输出，不需要再进行A/D转化，简化外部电路，测量精度相对较高，可以测量较宽的温湿度范围。DHT11数字温湿度传感器有4针单排引脚封装，电路连接简单，焊接方便。因此，选择数字温湿度传感器DHT11作为本系统中的测量元件。
温湿度采集模块的硬件设计
发射机中含有温湿度采集模块，它是指DHT11的硬件连接，本系统所选用的DHT11为4针单排直插封装，4个引脚说明如表所示
表 DHT11的引脚说明
pin名称注释
1VDD供电
2DATA串行数据，单总线
3NC空脚，悬空
4GND接地，电源负极
本系统中DHT11的供电与STC89C52RC一样，采用图所示的供电电路进行供电，NC脚在本系统中悬空，DATA引脚应连接STC89C52RC的P17口，用于两者通讯和同步。DATA引脚是一个单线串行接口，是数字信号的输入输出端。DHT11的硬件连接图如图所示
图 DHT11的硬件连接图
无线传输模块
无线传输模块的元器件选择
本系统设计采用无线方式向终端传输温湿度数据。GSM、蓝牙、zigbee、WLAN等方式均可进行无线传输数据[10]。但考虑到成本及实用性，本系统无线传输模块采用单片射频收发芯片NRF24L01。实物图如图所示
图 NRF24L01实物图
的管脚
NRF24L01有8个引脚，各个引脚的具体说明如表所示。
表 NRF24L01各个引脚说明
管脚名称管脚功能方向
pin1VDD正电源输入
pin2CE工作模式选择，RX或TX I
Pin3CSN SPI片选使能，低电平使能I
pin4SCK SPI时钟I
pin5MOSI SPI输入I
pin6MISO SPI输出O
pin7IRQ中断输出O
pin8GND电源地
2 NRF24L01的工作模式
NRF24L01有两种节能模式和两种工作模式。两种节能模式是关机模式和空闲模式。两种工作模式分别是接收模式和发送模式。NRF24L01的工作模式由CE、寄存器内部PWR_UP、PRIM_RX三个引脚决定。三个引脚决定其工作方式的具体方式见下表。
表 NRF24L01的工作模式
NRF24L01是我们开发设计小型项目的常用无线传输工具，它主要由五部分组成：频率调制器，带解调器的接收器，功率放大器，晶体震荡器，调节器。NRF24L01可以进行组网通信，正好满足多点测量的要求。模块有多种模式可以切换，用此进行无线通信功耗极低，更加节能，有利于降低成本。其ShockBurst技术可在通讯时自动生成前导码和CRC校验位。所以NRF24L01是本系统无线收发模块的最佳选择。
无线传输模块的硬件设计
本系统中两个发射机各有一个无线发射模块，一个接收机含有一个无线接收模块。由于NRF24L01兼备发送与接收功能，所以发射、接受模块全部采用NRF24L01,与主机STC89C52的硬件连接也全部相同。 NRF24L01模块为8引脚封装，其各个引脚描述如如表所示
表 NRF24L01引脚描述
引脚号名称性质描述
1 GND 电源地电源地
电源正，范围在
2 VCC 电源正
（+3v）
输入信号由STC89C52RC给出信号控制NRF24L01模块
内部射频电路工作与否
4 CSN 输入信号模块的片选信号。STC89C52RC发出信号控
制允许向模块读或写数据
5 SCK 输入信号串行时钟信号。STC89C52RC发出信号控制
模块读或写的运作节拍
6 MOSI 输入信号STC89C52RC向模块发送数据
7 MISO 输出信号模块向STC89C52RC发送数据
8 IRQ 输出信号模块产生中断信号发送给STC89C52RC
NRF24L01无线模块直接与STC89C52RC连接，电路图如图所示。Array
图 NRF24L01无线模块电路图
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
基于单片机的温湿度计的设计
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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，
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毕业设计（论文） 基于NRF24L01无线温度测量系统的设计 与实现 教学系：信息工程系 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二零一二年六月
附件1 毕业设计(论文)任务书
附件2 毕业设计(论文)开题报告
注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成； 2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字； 3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标
目录 摘要 (1) ABSTRAC (2) 1 绪论 (3) 1.1 研究背景 (3) 1.2 课题的国内外研究状况 (3) 1.3 本课题的研究内容 (4) 2系统方案分析与选择论证 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.1.1 系统设计要求 (5) 2.1.2 主控芯片方案 (5) 2.1.3 无线通信模块方案 (5) 2.1.4 温度传感方案 (5) 2.1.5 显示模块方案 (6) 2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6) 2.2 系统方案确定 (6) 3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8) 3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8) 3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8) 3.1.2 引脚功能及描述 (8) 3.1.3 工作模式 (9) 3.1.4 工作原理 (9) 3.1.5 配置字 (10) 3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10) 3.2 温度采集端 (11) 3.2.1 采集单元 (11) 3.2.2 控制单元 (15) 3.2.3 显示单元 (19) 3.2.4 传输单元 (19)
远程温湿度测量系统 一、 任务 制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。其结构框图如下： 二、要求 1、基本要求 （1）通过可编程控制器、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并在LED 上显示； （2）温度误差<1℃，湿度误差<1%，温度测量范围0℃～120℃，湿度测量范围1% ～99%； （3）可用电池供电； 2、发挥部分 （1）设计红外二极管发射电路和红外接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收； （2）设计射频发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收； （3）最好采用微型化的温湿度传感器，无线传输距离>5米； 2.2.1 无线数据发射接收模块 模块所选用工作频率为315M ，采用声表谐振器SAW 稳频，频率稳定度极高。电路采用ASK 方式调制，当数据信号停止时发射电流降为零，功耗很低。电路本身未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1，这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。模块输出功率由电压决定，电压变化时发射频率基本不变，发射电压为3V 时，空旷地传输距离约20 ～ 50m ，发射功率较小，当电压5V 时约100～200m ，当电压9V 时约300～500m ，当发射电
压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60mA，空旷地传输距离700～800m，发射功率约500mW。综合考虑路面状况，通过试验选择了70m左右的发射距离。地址及数据信息的标识采用PT2262芯片。A0~A7为地址, 采用三进制编码,即可为3的8次方共6561组编码; D0～D3为数据编码引脚, 采用二进制编码即8421码, 可以编2的4次方共16组状态码。数据解码器PT2272在嵌入式单片微机控制系统的干预下, 对信息采集器送来的信息编码数据, 进行数据融合, 并完整、准确地解析出站址标识的数据信息。无线数据发射接收电路如图2、图3所示： 图2 无线数据发射模块
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f49869700.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
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
通信系统课程设计报告 ----温湿度采集通信模块 指导老师： 学院： 班级： 姓名： 学号： 年月日
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。
本科毕业论文（设计）题目无线温度测量系统设计 专业通信工程 作者姓名程丰收 学号2011201827 单位理工学院 指导教师黄慧 2015 年 6 月 教务处编
原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名：日期： 指导教师签名:日期：
１绪论.................................. 错误！未定义书签。 1.1 摘要 ................................................. ２ 1.2 选题依据和意义 (3) 1.3 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4) 1.4 无线传感器网络技术简介 (5) 1.5 未来前景展望 (6) 2 ZigBee协议简介 (7) 2.1 ZigBee的概述 (8) 2.2 ZigBee的网络基础 (9) 2.2.1 网络节点类型 (10) 2.2.2 网络拓扑形式 (11) 2.3 ZigBee的工作模式 (12) 3 核心板介绍 (13) 3.1 CC2530核心板 (14) 3.2 CC2530引脚描述 (11) 3.3 温度传感器介绍 (16) 3.3.1 DS18B20温度传感器特性 (12) 3.3.2 DS18B20管脚介绍 (18) 4 系统总体设计 (19)
毕业设计文献综述 电气工程与自动化 无线温湿度检测系统设计 摘要：随着无线传感网络的发展，环境的监测在各个领域有着广泛的应用，同时，无线传感网络也在传感器的进步下显得更加实用化。针对分散节点温湿度的检测，设计一种基于单片机的无线温湿度监测系统。该设计采用C8051F330单片机为核心的控制器，以温湿度传感器HU-10S、无线收发模块nRF24L01、串行通信模块为辅助，完成对温湿度的实时监测。 关键词：监测系统；无线；温湿度测量； 近年来，随着传感器、计算机、无线通信及微电机等技术的发展和相互融合，产生了无线传感器网络[1]。无线传感器网络是目前国内外的研究热点,具有相当广阔的应用前景。但是,传感器网络要实现实用化,还有许多基础性问题和关键部件需要解决。无线传感器网络的实用化离不开传感器技术的进步。而目前无线传感器网络的的主要领域有这么几个方向：军事应用、环境应用、医疗应用、建筑及城市管理和公共安全与反恐。 例如美国Crossbow公司2005年第四季开展了一项利用无线传感器网络对狙击者进行定位的课题。预先在传感器节点上布设听觉感觉器,根据狙击时声响传到不同传感器节点的时间差,对狙击点进行联合定位[2]。这类传感器可以在大型集会前提前布置,不需长时间待机,而目前的技术足以满足传感器在体积方面的需求。在我国，无线传感器网络在农业方面的应用很多,但主要集中于测量空气温湿度,缺乏对于如土壤温湿度、CO2 浓度的研究,这将是今后进行的一个重要方向。 无线传感器作为传感器发展的一个新的方向越来越受到重视, 无线传感器网络作为无线传感器的应用随着技术的发展、完善和成熟, 将更加趋于实用, 在特殊领域, 它有着传统技术不可比拟的优势, 同时也必将开辟出不少新颖而有价值的商业应用。 用于检测温湿度的无线系统，具有简便、可靠的特点，具有可扩充性并且成本较低，是本系统的最大的意义。针对不同的地点，可以将其稍作变动，就可以达到不同的效果。如在家庭中，还可以用于检测天然气是否有泄漏、是否有人进入家中行窃。又如实验室中，则可以改为检测实验室内的有无烟雾等。温湿度的测量在农业生产的大棚管理，仓库粮食存储管理，生产制造行业，气象观测，恒温恒湿的空调房科研及日常生活中被广泛应用。可以说温湿度是影响日常的生产生活以及科研的一个很重要的因素。目前我国许多领域例如农业生产等仍采用测温仪器与人工抄录、管理结合的传统方法，这不仅效率低，而且会由于判断失误和管理不力造成很多严重损失。 本系统利用传感器进行数据采集，在C8051F330单片机中对数据进行处理，并同时使用nRF24L01
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
基于单片机的湿度传感器设计 一系统方案 1.1系统功能 本文设计的湿度传感器应具备以下功能： （1）能够感受环境中的湿度变化。 （2）能够将环境中的湿度变化转化为电信号。 （3）系统能够对采集到的湿度信号进行分析处理。 （4）能够将环境中的湿度以相对湿度的形式显示出来便于观察记录。 （5）系统反应快、灵敏度高、稳定性好，具有一定的抗干扰能力。 （6）电路简单，操作方便、性价比高、实用性强。 根据系统功能要求，湿度传感器系统图包含以下模块： 信号采集模块信号处理存储模块信号显示模块 图1.1湿度传感器系统框图 1.2系统组成模块 1.2.1信号采集模块设计 本设计为智能式湿度传感器的设计，信号采集模块主要是用于测量环境中湿度变化，并将湿度变化转变成电信号的变化。因此，我们需要一个湿度传感器。和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。 生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。因此在本次设计中选用DHT11温湿传感器作为本次设计湿度采集模块。 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
毕业设计（论文） 题目：基于STM32的温湿度检测和无线的传输 学院：信息工程与自动化 专业：自动化 学生姓名： 指导教师： 日期：
基于STM32的温湿度检测和无线的传输 摘要 随着嵌入式技术的发展，单片机技术进入了一个新的台阶，目前除最早的51单片机现在有了STM32系列单片机以AMR的各系列单片机，而本次毕业设计我采用STM32单片机来完成，目的是实现温湿度的采集和数据的无线传输，温湿度的采集是作为自动化学科中一个必须掌握的检测的技术，也是一项比较实用的技术。而无线的传输时作为目前一项比较前沿的技术来展开学习的，所有的新新产业中都追求小规模高效率，而无线的技术可以降低传统工程的工程量，同时可以节省大量由排线、线路维修、检测上的一些不必要的障碍和消耗。同时，在实时运行阶段也可以明显体现它的便携性，高效性和节能性。本次设计目的是做出成品，并能采集实时数据传输至上位机。 关键词:嵌入式技术；电路设计；STM32；cc1020无线传输；sht10温湿度采集；程序设计 引言 我的毕业设计做的是温湿度数据的采集和无线的传输。温湿度的采集的用途是非常的广泛的，比如说化工业中做酶的发酵，必须时刻了解所发酵酶的温湿度才可以得
到所需酶。文物的保护同样也离不开温、湿度的采集，不仅在文物出土的时刻，在博物馆和档案馆中，空气湿度和和空气质量条件的优劣，是藏品保存关键，所以温湿度的检测对其也是具有重要意义的。最后就是大型机房的温湿度的采集，国家对此有严格标准规定温湿度的范围，超出此范围会影响服务器或系统的正常工作等等。所以温湿度的检测是目前被广泛运用。 此次设计的芯片采用的是STM32，由于STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。同时在编程方面STM32也具有和其他单片机的优势之处，如51单片机必须从最底层开始编程，而STM32所有的初始化和一些驱动的程序都是以模板的形式提供给开发者，在此开发者只需要了些其他的模块功能和工作方式和少量的语法知识便可以进行编程，此优势不但节约了时间，也为STM32的发展做出了强有力的铺垫，而且STM32目前是刚刚被作为主流开发的单片机，所以其前景是无可估量的，这次毕业设计也是看好了其优越的发展趋势来选择的。 无线通信是采用CC1020模块来实现的，大家都清楚现在的IT市场中“无线”这个词是很热门的，各种蓝牙、WI-FI、ZIG-BEE、3G渐渐的步入我们的生活中，人们都在不断向往着便携化，简洁化。而以上只是其一，在没无线的时代我们的计算机或是各种检测设备都需要用大把的I/o总线进行连接，这样不但占用的很大的地盘，也在这些线路上花费了大把的资金，若这些线路中的某个部分发生短路或者是老化可能造成不堪的后果，所以用无线取代有线也是电子行业发展的必然趋势，对其前景的了解和应用学习是非常有价值的。其应用领域:车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输、无线称重等 LCD1602的使用，这里使用1602的目的是为了可以得到实时的温湿度的数据，即为了在温湿度模块程序编写完成后烧入芯片可知其工作状态也可以作为一个读书的路径来使用。 之后是上下位机之间的数据接收，由于自动化本来就是为了实现自动控制，虽然此次设计只做了单方面的数据采集，但是这里连接上位机的目的就是使将来对此数据进行一个可控的操作返回至下位机对现场温湿度进行控制，在这里只是作为一种设想，在此次设计中未得实现。 1芯片模块 1.1 STM32介绍 1.1.1 ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核
基于Cortex-M3智能无线温度测量系统设计 钟鼎 （中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074） 摘要：设计了一种基于Cortex-M3内核的STM32F103RBT6为核心处理器的智能无线温度测量系统。系统采用 DS18B20数字温度传感器，并利用TC35I 模块接入GSM 网络，实现利用手机短信发送温度测量指令，手机短信接收 测量数据，该系统同时具有定时自检和温度报警功能，当处理器定时自检发现DS18B20出现故障时，系统会自动启用处理器内部温度传感器并短信报警。经实验证明，该系统测量精度最高可达0.0625度，适合在距离较远，不易布线的环境下使用。 关键词：Cortex-M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；温度测量中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2011）21-0183-03 Intelligent wireless temperature measurement system based on Cortex-M3 ZHONG Ding （Mechanical and Electronic Information Institute ，China University of Geosciences ，Wuhan 430074，China ） Abstract:A system uses STM32F103RBT6processor which based on Cortex -M3core.By using DS18B20to measurement the temperature and using TC35I module to connect to the GSM network ，It achieves a function that using short message to send commands and receiving the measurement data by short message.The system also has a self -test function ，when the processor found the DS18B20fails ，it will automatically enable internal temperature sensor and send alarm message.It is suitable for long distance condition with a high precision. Key words:Cortex -M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；temperature measurement 收稿日期：2011-08-20 稿件编号：201108066 作者简介：钟鼎（1983—），男，湖南长沙人，硕士，助理工程师。研究方向：网络通信与安全。 温度测量[1]在家居生活和工业生产控制等领域都有着广泛的使用，随着电子技术的飞速发展，应用领域还在不断的扩展，基于单片机控制的温度测量系统也相继被提出，随着 ARM 公司最新Cortex 系列内核的推出，基于Cortex-M3内核 的高性价比的处理器受到了客户广泛欢迎，而在我国，GSM 网络超过95%的覆盖率也为无线通信和远程控制创造了良好的媒介，在某些特殊环境下，比如不易布线或者布线距离较长环境下，都会使测量系统的成本升高，而且数据在长距离的传输过程中极易受到干扰，利用技术成熟成本相对较低的GSM 网络，不仅不受传输距离的限制，而且具有较好的抗干扰能力，使用便携的手机发送短信控制来实现温度的实时测量是一种较好的方法。 1系统整体设计 智能温度测量系统主要由温度测量模块、GSM 模块、外 接EEPROM 、主控制器组成。主控制器使用意法半导体公司生产的STM32F103RBT6处理器，主要完成整个系统的运行和自检工作。温度测量模块使用DALLAS 公司的DS18B20数字温度传感器，GSM 模块使用西门子工业TC35I 模块，其支持中文短信功能，通过通用串口协议与主控制器通信，接收和发送主控制器的命令，当TC35I 模块接收到短消息命令后把命令发送给主控制器，主控制器分析短信命令，如为温度测量指令则开始测量温度，测量数据通过TC35I 模块发送回去，同时备份测量数据在外接EEPROM 中，整体结构框图如图1所示。 2 硬件电路设计 2.1 主控制器 意法半导体公司新推出的STM32F103RBT6，是基于 ARM 公司最新推出的V7平台的Cortex-M3内核。芯片[2-3]具 有128k FLASH ，20k SRAM ，2个SPI 接口，3个串口，一个 USB ，1个CAN ，51个IO 口。芯片的数据处理能力为 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第19卷Vol.19第21期No.212011年11月Nov.2011 图1 系统整体结构 Fig.1Overall structure of system －183－