基于nRF24L01的多点温度采集系统设计

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)3.2.5 报警单元 (20)3.4 电源管理 (21)3.4.1 稳压电源的组成 (21)3.4.2 电源设计 (22)3.5 看门狗电路 (22)3.6 时钟电路和复位电路 (23)4 软件编制与程序实现 (25)4.1 系统软件设计 (25)4.1.1 上位机程序设计 (25)4.1.2 下位机程序设计 (25)4.2 程序设计语言的选用 (25)4.3 测温程序设计流程 (26)4.3.1 主程序 (26)4.3.2 读出温度子程序 (26)4.3.3 温度转换命令子程序 (28)4.3.4 计算温度子程序 (29)4.3.5 显示数据刷新子程序 (29)4.4 无线通信协议 (29)4.4.1 通信信道 (20)4.4.2 数据传输协议 (29)5 系统仿真 (31)5.1 电源电路的仿真 (31)5.1.1 +5V电源电路仿真 (31)5.2 发送端温度采集与显示仿真 (31)5.3 接收端LCD1602显示温度仿真 (32)6总结与展望 (33)6.1 系统调试 (33)6.2 温度对比 (33)6.3 总结与展望 (33)参考文献 (35)致谢 (39)摘要温度是一个非常重要的参数。

-66-基于nRF24L01的多点无线测温系统郑州科技学院 张 军 刘筠筠【摘要】在传统的测温系统中通常采用有线方式进行数据传输，这种方式不仅成本高，而且布线繁琐，不利于维护。

基于nRF24L01的多点无线测温系统，用无线的方式代替了传统的有线方式完成对多个测试点温度数据的采集和传输，不仅简化了线路，而且降低了成本。

整个系统由一个主机系统和多个从机系统构成，可以实现对多测试点温度的测量和显示，同时还具有超温报警功能。

【关键词】多点；无线；nRF24L011.引言在现代社会中温度在航空航天、工业自动化、家用电器、环境保护和安全生产等方面都是最基本的监测参数之一，随着科学技术的不断发展，各种监测温度的技术也层出不穷。

传统的数据传输方式通常采用有线通信方式，这种方式需要使用RS-232、CAN总线等，成本较高，布线繁琐，给温度数据采集带来了很大的麻烦。

将单片机和无线通信相结合可以对多点的温度进行检测并显示，提高了被测温度的精度和工作效率，降低了成本[1-2]。

2.硬件电路设计整个系统分为主机系统和从机系统两大部分，从机系统的主要功能是采集温度，并将采集到的数据发送给主机，主机系统的主要功能是接收各从机发送的数据，对数据进行处理并实时显示测量温度。

系统总体框图如图1所示。

图1中从机系统的个数可依据具体情况而定。

由于无线模块nRF24L01有6个数据通道，而每一个数据通道可通过设置寄存器使用不同的地址，所以只要将各从机系统中的nRF24L01设置成不同的地址，在单个主机的情况下主机可以同步接收6个从机发送的数据，实现了点对多通信。

若所需的从机数目超过6个时，则可以采用多点分时发送或者增加主机的方法来实现数据的传送。

主机系统主要包括A T89S52单片机、nRF24L01、显示模块、温度设置、从机选择电路和报警电路五部分。

主机系统框图如图2所示。

主机可以同时接收6路以内从机发送的数据，也可以通过按键选择只接收某一从机监测点发送的数据。

基于nRF24L01的远程温度检测系统设计摘要温度检测在日常生活、工作和工程实践中具有重要的应用。

随着生活水平的提高和科学技术的进步，无论是工业还是农业或者是日常生活中对温度检测的要求越来越高。

不仅要做到低耗，还要求进行一定距离的传输。

基于这点我们运用两片主控芯片，一个温度传感器，及数码管显示部分，解决了这个日常生活工作中的问题。

出于低功耗本设计我们选择了以低功耗见长的430单片机中的F149系列作为主控芯片，工作场所的温度采集用到了温度采集芯片DS18B20来达到一定的准确度和精确度，最后采用nRF24L01模块对采集到的温度数据进行无线传输，从而打破传统温度操作受到距离限制的缺陷。

在经过软硬件测试后，我们基本实现了用温度传感器采集温度，用nRF24L01进行一定距离传输后在接受端的数码管上显示出来的模型。

传输距离>30m,温度范围达到0至125摄氏度，精度1摄氏度。

关键词: msp430f149；nRF24L01；温度；无线传输ABSTRACTTemperature measurement daily life,work and engineering practice.With the improvement of living standards and technological progress，whether industry，agriculture or daily life become increasingly demanding of temperature detection. Not only to achieve low power consumption,but also requires a certain distance transmission. For this reason we solved the problem of daily life and work using two control chips, a temperature sensor, and the led display part. For low-power design we the low-power microcontroller known for the F149 series of 430 as the master chip, temperature acquisition DS18B20 accuracy and precision, Finally nRF24L01 module temperature data collected by wireless transmission, thus breaking the distance limitations of traditional temperature operation. After software and distance>30m, temperature range 0 to 125 degrees, 1 degree accuracy.Keywords: msp430f149;nRF24L01;Temperature;Wireless目录第1章绪论 (1)1.1课题的背景与意义 (1)1.2国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果 (2)1.3对设计任务的分析 (2)1.4预期结果 (3)1.5论文的结构安排 (3)第2章主控芯片及编程环境的介绍 (5)2.1MSP430简介 (5)2.2IAR开发软件 (7)2.3本章小结 (8)第3章硬件系统的设计与实现 (9)3.1温度采集模块 (9)3.1.1 DS18B20的管脚配置和内部结构 (10)3.1.2 单总线介绍 (11)3.1.3 DS18B20的工作原理 (12)3.2无线收发模块 (14)3.2.1 nRF24L01概述 (15)3.2.2 引脚功能及描述 (16)3.2.3 工作模式 (17)3.2.4工作原理 (17)3.2.5 配置字 (19)3.3LED显示模块 (19)3.3.1 数码管选择 (19)3.3.2 驱动电路选择 (20)3.4主控制模块(M SP430F149最小系统) (21)3.4.1下载电路 (21)3.4.2电源电路设计 (23)3.4.3 复位电路 (25)3.4.4晶振电路 (25)3.5引脚分配 (26)3.5.1 发射部分 (26)3.5.2 接收部分 (27)3.6本章小结 (28)第4章软件系统的设计与实现 (30)4.1分部分软件设计 (30)4.1.1 温度检测 (30)4.1.2无线发射模块软件设计 (31)4.1.3无线接收模块软件设计 (32)4.1.4显示模块软件设计 (33)4.2软件的总体设计 (33)4.2.1 发送部分 (33)4.2.2接收部分 (34)4.3本章小结 (35)第5章系统的调试及实验结果 (36)5.1调试步骤 (36)5.2实验结果 (36)5.3本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (41)致谢 (42)附录 (43)第1章绪论1.1 课题的背景与意义随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。

目录1引言............................................................................................................................................. - 1 -1.1课题来源及意义.............................................................................................................. - 1 -1.2无线数据传输的发展状况............................................................................................ - 1 -1.3本课题研究的对象和内容............................................................................................ - 2 -1.3.1对环境信号的采集及分析.................................................................................... - 2 -1.3.2对无线模块发送接收数据分析........................................................................... - 2 -2 系统方案设计 ......................................................................................................................... -3 -2.1MCU芯片选择 ................................................................................................................ - 3 -2.2无线通信模块的方案..................................................................................................... - 3 -2.3温度传感方案 .................................................................................................................. - 3 -2.4显示模块方案 .................................................................................................................. - 4 -3 系统的硬件设计..................................................................................................................... - 5 -3.1硬件的系统组成.............................................................................................................. - 5 -3.2AT MEGA16主控芯片介绍............................................................................................. - 5 -3.3DS18B20温度传感器工作原理.................................................................................. - 6 -3.4N RF24L01无线模块的工作原理................................................................................ - 8 -3.4.1N RF24L01芯片概述............................................................................................... - 8 -3.4.2引脚功能描述........................................................................................................... - 8 -3.4.3工作模式.................................................................................................................... - 9 -3.4.4工作原理.................................................................................................................. - 10 -3.4.5配置字 ...................................................................................................................... - 11 -3.4.6N RF24L01模块的原理图.................................................................................... - 12 -3.5发送端显示模块设计................................................................................................... - 13 -3.6接收端与PC机通信模块设计.................................................................................. - 13 -4 系统的软件设计................................................................................................................... - 15 -4.1发送端软件设计............................................................................................................ - 15 -4.2接收端软件设计............................................................................................................ - 15 -5 系统的调试............................................................................................................................ - 17 -结束语 ..................................................................................................................................... - 18 -参考文献 ..................................................................................................................................... - 20 -致谢 ..................................................................................................................................... - 21 -1引言1.1 课题来源及意义在信息化蓬勃发展的今天，工农业的一些现场环境参数仍然是值得研究和监测的。

基于nRF24L01的无线温度采集控制系统的设计
付聪;付慧生;李益青
【期刊名称】《工矿自动化》
【年(卷),期】2010(036)001
【摘要】介绍了一种基于nRF24L01的无线温度采集控制系统的设计方案,阐述了系统体系结构及软、硬件设计.该系统在硬件上采用低功耗单片机ATmega16和2.4 GHz无线射频芯片nRF24L01设计,抗干扰能力强、可靠性高;在软件上采用时间片轮转法进行任务调度,实时性好、功耗低.测试结果表明,该系统控制方便、测量精度高、测温范围宽,能够可靠地实现温度的采集控制和无线数据的传输.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】付聪;付慧生;李益青
【作者单位】中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;江苏省徐州技师学院,江苏,徐州,221000
【正文语种】中文
【中图分类】TD679
【相关文献】
1.基于nRF24L01的无线心电采集系统的设计 [J], 姚湘陵;秦实宏;袁发庭
2.基于nRF24L01的无线温度采集系统设计 [J], 王振;胡清;黄杰
3.基于NRF24L01的多点无线温湿度采集系统设计与实现 [J], 刘丽;尹进田;周沛峰;邱雄迩;李傲寒
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5.基于NRF24L01的无线语音采集系统设计 [J], 高宝成;宋玉珊
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基于NRF24L01+的多点无线测温系统设计【摘要】利用NRF24L01+和AT89S51单片机构成无线测温模块，多点发送，一点接收，接收到的温度数据送到单片机，经过单片机处理后，再通过RS232串行通信发送至上位PC机接收程序加以显示。

【关键词】NRF2401+；无线测温；RS232串行通信NRF24L01+是一款功能完备的无线收发芯片，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。

nRF24L01+功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA；接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。

利用NRF24L01+、AT89S51单片机、DS18B20数字温度传感受器可以构成性能稳定、使用方便的无线测温模块，再编写相应的模块控制程序和上位机接收程序，就可以构成多用途的无线测温系统。

本设计的实物已经在某公司电子节能灯测试线投入实际使用，效果较好，能方便直观地监测各点温度。

也可以对硬件和软件加以适当改动，应用于其他如仓库管理、气象监测等场合。

1.硬件构成1.1 NRF24L01+简介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。

NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA；接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。

NRF24L01+芯片共计20个引脚，各引脚排列及功能标注如图1所示。

随着信息领域各种技术的发展，我们在数据采集方面的技术也取得了很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主要发展方向。

各种领域都用到了数据采集，比如石油勘探、地震数据采集领域。

随着工农业生产对温湿度的要求越来越高，准确测量温度变得非常重要。

本课题提出一种基于单片机的无线多点温度采集电路设计，该方案是利用单片机控制DS18B20温度传感器采集温度，温度采集成功后由nRF24L01无线通信模块进行数据的无线传输，在接收板上也有一块无线通信模块与它配对。

数据成功接收后由单片机去控制LCD1602液晶实时显示温度。

本系统还设定了一个温度报警，当温度超过这个界限就由蜂鸣器发出警报，当温度下降至报警温度以下时，警报自动停止。

本系统做的是多点温度采集,包括两块无线发送模块和一块无线接收模块,采集到的温度并排显示在同一个LCD1602上。

用到的主要器件是AT89S52单片机、数字温度传感器DS18B20和无线芯片nRF24L01，测量结果用LCD1602液晶显示。

关键词：单片机；多点温度采集；无线通信模块；温度报警。

Along with the development of the technology of information field, we had also made a lot of progress in data collection technology, the data gathering information is the main development direction of the society. Various fields also use the data collection, such as petroleum exploration, seismic data acquisition field. Along with increasingly demanding of the industry and agriculture production to the temperature and humidity,more accurate measurement temperature becomes very important.This topic is wireless acquisition multipoint temperature acquisition and transmission circuit design base on SCM, the project is using SCM to control the temperature sensorDS18B20 to collection temperature, use nRF24L01wireless communication module to transmit if receive temperature successfully, there is a wireless communication module pairing with it in eing SCM to control LCD1602 liquid crystal to display temperatureafter receiving temperature successfully.The system also set a warning temperature, when the temperature over the line ,the buzzer will call, when the temperature belowthe alarm temperature below, alarm will stop. This system realizes multipoint temperature gathering,including twowireless transmission module and one wireless receiving module.The temperature will show on the same LCD1602.This system’s main components is AT89S52 SCM and digital temperature sensor DS18B20 and wireless chip nRF24L01, the measured result is displaying by LCD1602.Key words：SCM; multipoint temperature gathering; wireless communication module;temperature warning.目录引言 (1)1 课题方案设计 (2)2 硬件设计 (3)2.1 电源电路 (3)2.2 温度传感器电路 (3)2.3 无线传输电路 (4)2.3.1nRF24L01无线模块组成 (4)2.3.2nRF24L01无线模块应用 (6)2.4 显示电路 (6)2.4.1字符型液晶显示模块简介 (7)2.4.2字符型液晶显示模块引脚和内部结构 (7)2.5 单片机系统 (8)2.5.1AT89S52简介 (8)2.5.2AT89S52引脚说明 (8)2.6 警报电路 (11)3 软件设计 (12)3.1 系统概述 (12)3.2 程序设计流程图 (12)3.3 DS18B20程序设计 (13)3.4 nRF24L01程序设计 (16)3.5 字符型液晶显示模块程序设计 (17)4 调试及结果 (20)5 结论 (22)谢辞 (23)参考文献 (24)附录 (25)引言21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。

nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计
nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计是一种基于
nrf24l01无线射频模块来实现从远程传感器节点获取温度数据
的系统设计方案。

这种无线温度检测系统利用射频无线传输技术，将温度信号从传感器节点发送到主控端，有效地实现远程温度检测。

该系统包含一个主控端和多个远程传感器节点，都配备
nrf24l01射频模块作为物联网接入技术。

主控端配有单片机或
微控制器，用于控制nrf24l01模块的工作，以及解析温度数据并给出显示。

而远程传感器节点也配有nrf24l01模块，每个传感器节点内部都连接有温度传感器，以及其他所需的电路，用于完成温度采集、数据处理，然后通过nrf24l01模块发送数据到主控端。

nrf24l01模块性能优异，它具有灵敏度高、传输速率快、功耗低、距离远、兼容性强、安全性高等特点，使其成为IoT物联网领域中的首选无线模块。

它支持从发射端到接收端的双向通信，能够有效抑制抗干扰能力，以确保数据的及时、准确传输。

此外，nrf24l01模块内部采用AES算法对数据进行加密，进一步提高了系统的安全性。

因此，在nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计方案中，nrf24l01模块是必不可少的核心元件。

该模块可以有效解决远
程温度检测系统射频无线传输部分的难题，确保从传感器节点发送到主控端的温度数据准确、安全、可靠地传输。

基于DHT11传感器和Nrf24L01模块的多点温湿度采集系统一、设计背景农业大棚种植具有大范围，温湿度要求高的特点。

温度，湿度严重影响农作物的生长与产量，所以，对其的测量出其重要。

基于这样的考虑，设计了该套多点温湿度采集无线传输系统。

二、系统构成该系统由89C52RC单片机、DHT11温湿度传感器、Nrf24L01无线传输模块构成。

具有多点温湿度采集、汇总的特点（本实验采用两个点采集汇总一点完成）2、接受点Nrf24L01无线传输模块三、硬件设计1、DHT11传感器简介DHT11产品概述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与卓越的长期稳定性。

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储存在OTP内存中，传感器内部在检测信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，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

产品为 4 针单排引脚封装。

连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻（3）电源引脚DHT11的供电电压为3－5.5V。

传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。

电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

（4）串行接口 (单线双向)DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。

1引言温度采集系统所采集的温度通常通过RS485、CAN 总线通信方式传输至上位机,但这种方式维护较困难,不利于工业现场生产;而无线通信GPRS 技术传输距离长,通信可靠稳定,但设计复杂、成本昂贵。

这里采用工业级内置硬件链路层协议的低成本单芯片nRF24L01型无线收发器件实现系统间的无线通信,完成无线信号的接收、显示及报警功能。

2nRF24L01简介nRF24L01是一款工业级内置硬件链路层协议的低成本无线收发器。

该器件工作于2.4GHz 全球开放ISM 频段,内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合增强型ShockBurst 技术,其输出功率和通信频道可通过程序配置。

拥有ShockBurst 和Enhanced ShockBurst 两种数据传输模式。

可直接与单片机I/O 连接,外接元件数目少。

nRF24L01功耗低,以-6dBm 的功率发射时,工作电流仅9mA ;接收时,工作电流仅12.3mA ,多种低功率工作模式[1](掉电和空闲模式更利于节能设计。

3系统硬件设计系统硬件设计主要由采集发送和接收显示两部分组成[2]。

图1为采集发送电路原理图,该电路主要由温度传感器DS18B20、单片机STC12LE5408和nRF24L01组成[3]。

STC12LE5408是增强型8051单片机,速度快,集成度高,电压范围宽(2.2~3.8V ,和MCS -51系列单片机指令系统完全兼容。

其内部还有8KB Flash 程序存储器,512字节RAM 、2KB EEPROM 、4路PWM 以及硬件看门狗(WDT 等资源,性价比高[4]。

DS18B20是DALLAS 公司生产的单总线数字1-Wire温度传感器[5],可把温度信号直接转换成串行数字信号供单片机处理,采用1-Wire 接口,DS18B20的数据端DQ 可通过4.7k Ω的上拉电阻接STC12LE5408。

nRF24L01的CE ,CSN ,SCK ,MOSI ,MISO ,IRQ 引脚则可接STC12LE5408的任意端口,但需在编程时注意,这里接至P1端口。

基于NRF24L01模块的多点温度监测系统设计作者姓名：专业班级：指导老师：摘要温度在人们的日常生活中起着非常重要的作用,人们不但关注日常环境温度的变化，在许多领域的产业化，如工业、医疗、军事和生活等许多地方，都需要用到测设备来检测温度。

传统直接布线测量电路很复杂，容易受干扰，准确性也不高，不满足某些环境非常恶劣的工业环境和某些户外环境。

因此，选择一个性能不错的数字温度传感器和无线传输模块，简单的使用显得尤为重要。

在现代的工业控制，考虑到功耗问题也是一个重要的参数，该系统采用低耗高性微型控制器STC89C52RC和DS18B20温度传感，采用nRF24L01无线模块对温度进行短距离监控。

本次设计采用的STC89C52RC简单实用，与MCS-51操作相同。

无线数据通信收发芯片NRF24L01是一款工作在2.4〜2.5GHz功率消耗非常低的低成本无线收发器。

另外温度传感器DS18B20具有体积小，成本低，精度高等优点。

该系统功耗低，成本低，硬件电路简单，是一种可行的无线测温的设计方案。

关键词：NRF24L01；温度传感器DS18B20；STC89C52RCAbstractTemperature plays a very important role in people's daily life, people pay much attention to the daily change of environmental temperature. In many areas of industry, such as some local factories, hospitals, military and daily life, need to use test equipment to detect temperature. The traditional way of the measurement circuit is very complex, vulnerable to be distracted, and accuracy is not high, does not meet certain harsh industrial environment and some outdoor environment. Therefore, choosing a good digital temperature ,a wireless transmission module and simple to use is particularly important. In the modern industrial control, considering the power consumption is also an important parameter, the system adopts low energy consumption and high performance micro controller STC89C52RC and DS18B20 temperature sensor, and uses nRF24L01 wireless module to transmit the temperature. It is convenient to realize the remote transmission.We have adopted STC89C52RC to design this system. It’s pins and kernel are same to the MCS - 51 series. NRF24L01 wireless data communication transceiver chip is a very low power consumption and low-cost wireless transceiver, which works in 2.4 ~ 2.5 GHz. Additional temperature sensor DS18B20 is very small ,and has a low cost, high accuracy. Unique line interface effectively improves the anti-interference of the system.The system is simple, reliable and has low power consumption, low cost. It is an effective and trustworthy solution to a wireless temperature measurement .Keywords: NRF24L01; temperature sensor DS18B20; STC89C52RC目录第一章前言 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.2国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果 (1)1.3对设计任务的分析 (1)1.4 预期结果 (2)第二章总体方案设计的论证 (2)2.1 系统方案设计 (2)2.2 模块方案设计 (3)2.2.1 主控芯片方案 (3)2.2.2 无线通信模块方案 (4)2.2.3 温度传感方案 (4)2.2.4 显示模块方案 (5)第三章系统模块设计 (5)3.1 STC89C52RC主控模块设计 (5)3.2 nRF24L01无线模块设计 (7)3.2.1 nRF24L01概述 (7)3.2.2 引脚功能及描述 (8)3.2.3 工作模式 (9)3.2.4 配置字 (10)3.2.5 模块电路图与应用原理框图 (10)3.3显示电路模块设计 (12)3.3.1液晶1602显示屏的基本结构 (12)3.3.2液晶1602显示屏的工作原理 (12)3.4 温度传感器模块设计 (13)3.4.1 DS18B20的管脚配置和内部结构 (13)3.4.2 DS18B20的工作原理 (14)3.4.3 DS18B20的硬件设计 (15)第四章软件系统的设计 (15)4.1 各模块软件设计 (15)4.1.1 显示模块软件设计 (15)4.1.2 温度检测 (16)4.1.3无线发射模块软件设计 (17)4.1.4无线接收模块软件设计 (18)4.2总体的软件设计 (19)4.2.1 发送部分 (19)4.2.2接收部分 (20)4.3 本章小结 (20)第五章系统的调试及实验结果 (20)5.1 调试步骤 (20)5.2实验结果 (21)5.3本章小结 (23)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)第一章前言1.1 课题的背景与意义在当今现代的生活中，通过无线通信来采集温度已经越来越普遍了。

《工业控制计算机》2010年第23卷第12期温度监测在工农业的许多领域都有着广泛应用，而以往的有线温度检测系统的灵活性，不利于维护及更新。

Nordic 公司开发的nRF24L01是一款工作在2．4GHz 的无线通信芯片，内部集成Nordic 公司的Enhanced Shock Burst 协议，并提供标准的SPI 接口，方便与多种微控制器连接，将其与TMP102数字温度传感器结合便可构建成多点无线温度监测系统。

1系统功能及构成研究本系统主要由PIC18F2455微控制器，数字温度传感器TMP102及无线收发模块nRF24L01三个部分构成。

温度采集端及接收端系统框图分别如图1、图2所示。

采集端中PIC18F2455用于向数字温度传感器发送控制信号，读取温度传感器采集的数据并通过无线收发模块发送至接收端，串口用于设置无线收发模块的参数，如发送地址，应答信息的接收地址，通信频道等。

接收端PIC18F2455用于控制无线模块接收采集端发送的数据，并通过串口发向PC ，进行后继处理。

每个接收端可接收来自六个不同点采集端的数据。

图1温度采集端图2温度接收端本系统采用MicroChip 公司的PIC18F2455作为系统的微控制器。

PIC18F2455工作电压范围为2．0V 至3．6V ，采用高速CMOS 闪存技术，具有低功耗，和扩展的看门狗等特点，同时具有丰富的外设接口，IIC ，SPI 等使本系统在设计上具有电路简单。

2系统功能硬件设计2．1温度采集部分采用TI 公司的TMP102数据温度传感器作为本系统的测温器件。

TMP102采用SMBus 和IIC 总线技术，无需其它转换电路，操作方便，直接输出12位或13位的被测温度值且具有SMB 报警功能。

可测温度范围为－40°C 至125°C ，测量温度分辨率0．0625。

TMP102内部有一个8位的指针寄存器，一个16位配置寄存器以及2字节的温度寄存器。

基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设汁
摘要：提出了一种针对无线数据传输问题的解决方案，该方案基于nRF24L01来设计无线温度采集系统。

该系统采用低功耗、高性能单片机STC12C5A08S2和温湿度传感器DHT11来构成多点、实时温湿度监测系统，最后在PC机上完成配置、显示和报警等功能。

该系统使用方便，扩展十分容易，可广泛应用于各种工农业生产和养殖等场合。

0 引言
在当今的工农业生产中，需要进行温湿度采集的场合越来越多，准确方便地测量温度变得至关重要。

传统的有线测温方式存在着布线复杂，线路容易老化，线路故障难以排查，设备重新布局要重新布线等问题。

特别是在有线网络不通畅或由于现场环境因素的限制而不便架设线路的情况下，给温湿度的数据采集带来了很大的麻烦。

要想监测到实时的温湿度数据，就必须采用无线传输的方式对数据进行采集、发送、接收并对无线采集来的数据通过上位机进行处理，以控制并监测设备的运行情况，减少不必要的线路设备开支。

1 系统组成框图。

基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计设计本作品使用NTC热敏电阻和nRF24L01实现无线测温功能。

使用前请仔细阅读说明文字。

【测量部分】平台：STC15W408AS，频率：22.1184MHz测量部分使用NTC-MF52-103/3435热敏电阻进行温度采集，通过读取单片机内部BandGap电压得到准确的电源电压和外部电压，进而使用查表方法得到对应的最靠近的温度值，处理并显示。

无线部分采用2.4G载波的nRF24L01模块进行数据传输。

误差分析：设此采集过程中，影响采集精度的唯一因素为ADC对电压的分辨率，若排除高精度分压电阻的误差，则在5V稳定电压供电条件下，可得到能识别的NTC电阻变化跨度为97.7517106549（十倍欧姆），由于NTC电阻阻值是随温度非线性变化的，则固定分辨率下，不同温度值附近精度不同，本次设计使用的单片机具有10位ADC，最小分辨率为4.8828mV，计算得到20℃定点温度下的理论跨度误差约为1.521190476%。

【接收显示部分】平台：STM8S103F2P6，HSI：16MHz，CPUDIV：8显示使用双数码管显示，分别使用一个595进行段选控制（别问我为什么用两个595，设计的时候没想太多...），位选使用一个138译码器解决。

可以显示正负温度，自动消零。

程序部分说明：1.发送和接收部分的nRF24L01驱动函数均进行了精简，发送部分仅有发送相关函数，接收部分只有接收部分的函数，移植需要注意。

2.无线报文数据格式见数据采集的程序，一共有14个字节，都是数字的形式，接收到之后直接判断送显即可。

【实物图片】数据采集部分接收部分的实际效果1接收部分的实际效果2接收部分数码管段选电路连接数据采集部分重点电路接收显示部分单片机引脚定义（典型连接）【程序概要】测量部分1.#include"STC15.H" //单片机寄存器定义2.#include"Binary.H" //提供二进制输入3.#include<intrins.h> //提供_nop_函数4.#include<math.h> //提供fabs浮点数绝对值转换函数5.#include"NTC3435.c" //提供NTC查询表6.#include"nRF24L01.C"//提供nRF24L01驱动7.8.//初始化变量9.unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0x1ff7; //8K程序空间的MCU10.//unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0xe7f7;//58K程序空间的MCU11.12.//运行变量13.unsigned int ADC_DATA; //读取到的ADC 转换值14.unsigned int ADC_BandGap; //读取的BandGap 转换值15.float VCC_Voltage; //计算得到的VCC 电压值，单位mV16.float NTC_Voltage; //计算得到的NTC 分压电压值，单位mV17.float NTC_Temperature; //查表计算得到的NTC对应温度值，单位℃18.unsigned long NTC_R_Comp=0; //待对比的电阻值，单位十倍欧姆19.20.//运行计数21.unsigned int T0_Cnt=0; //定时器0周期计数22.23.//运行标志位24.bit En_ADC_Value=0; //ADC转换值标志 0：无效 1：有效25.bit Do_VCC_Voltage_Flash=0; //电源电压值刷新动作标志位 1：执行一次更新26.27./************************************************************28.名称：基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计（测量部分）29.平台：STC15W408AS，频率：22.1184MHz30.测试：IAP15W4K58S4，频率：22.1184MHz31.简介：测量部分使用NTC-MF52-103/3435热敏电阻进行温度采集，32.通过读取单片机内部BandGap电压得到准确的电源电压和外部电压，33.使用查表方法得到对应的最靠近的温度值，处理并显示。

基于nRF24L01的无线智能温度监测系统
李闪;黄小莉;胡兵;刘希军
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)012
【摘要】提出了一种以无线传输模块nRF24L01和数字温度传感器DS18B20相结合的无线智能温度监测系统的设计方案.给出了系统的软硬件设计与实现.通过上位机管理软件的设计完成了对多点温度的采集和管理.以超低功耗和高性价比的设计方式解决了目前温度监测系统在有线方式下布线复杂、维护困难与数据传输不稳定的问题.通过实践表明该系统可应用于多种温度测量领域.
【总页数】4页(P52-54,57)
【作者】李闪;黄小莉;胡兵;刘希军
【作者单位】西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039
【正文语种】中文
【中图分类】TN06
【相关文献】
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