无线测温节点设计毕业设计

无线温度控制系统毕业设计目录摘要 ............................................ 错误!未定义书签。

ABSTRACT .......................................... 错误!未定义书签。

目录 ........................................................... I II 第一章引言 .. (1)1.1课题的研究目的和意义 (1)1.2课题背景 (2)1.3课题来源 (3)1.4短距离无线通信技术的现状与发展趋势 (3)1.5本章小结 (5)第二章系统方案的总体设计 (6)2.1系统方案构想 (6)2.2系统方案的确定 (6)2.2.1 传感器方案 (6)2.2.2 短距离无线通信模块方案 (7)2.2.3 系统控制及数据处理模块方案 (8)2.3器件的选用 (9)2.3.1 数字式温度传感器的选择 (9)2.3.2 无线收发芯片的选择 (11)2.3.3 键盘显示模块的选择[21] (13)2.3.4 温度控制模块的选择 (13)2.4本章小结 (14)第三章电路的硬件设计 (15)3.1温度采集部分电路设计 (15)3.1.1 温度数据采集硬件接口电路 (15)3.1.2 数字式温度传感器 DS18B20 (16)3.2无线收发电路的设计 (21)3.2.1 nRF401芯片的介绍[15] (21)3.2.2 典型应用电路说明 (21)3.3单片机的选择 (24)3.4键盘显示电路的设计 (24)3.4.1 键盘硬件电路的设计 (24).专业.专注.3.4.2 显示电路的设计 (25)3.5温度控制部分电路设计 (26)3.5.1 D/A 转换电路 (26)3.5.2 比例积分电路 (26)3.5.3 半导体制冷器驱动电路 (30)3.6相关控制电路设计 (32)3.7本章小结 (32)第四章系统的软件设计 (33)4.1主程序设计 (33)4.1.1 上位机主程序 (33)4.1.2 下位机主程序 (33)4.2子程序设计 (35)4.2.1 nRF401 的通信子程序 (35)4.2.2 温度测量子程序 (36)4.2.3 PID控制子程序 (36)4.3本章小结 (40)第五章结论与展望 (41)5.1结论 (41)5.2展望 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录1 总体电路图 (45)附录2 系统源程序 (46).专业.专注.第一章引言1.1 课题的研究目的和意义温度是人们日常生活中接触比较多的一个物理量，人们的日常生活、动植物的生存繁衍和周围环境的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、粮食存储等领域对温度也有着较高的要求。

学号14112101****毕业设计(论文)题目: 基于单片机的无线温湿度检测系统的设计作者* * * 届别2015届院别信息与通信工程学院专业自动化指导教师职称完成时间2015年5月18日摘要温湿度测量在工业生产中有着广泛的应用，是人们日常生活中常见的物理量，工业生产、机械制造、制药、烟草、档案的保管、粮食的储存等领域对温度和温度有非常严格的要求。

传统的温湿度传感器需通过较复杂的电路才能将温度信号转化为数字信号，且远距离传输会引起很大误差。

监控室与现场之间必须敷设大量的电缆，非常麻烦。

所以为了适应工农业生产需要、为了满足大型场所的测量、为了能进行方便快捷的维护操作，文中设计的系统采用无线温湿度检测的方案，不必敷设电缆，可以节省费用和时间。

该采集系统分为采集模块和数据处理模块，以AT89C52芯片为主控芯片，利用数字式温湿度传感器DHT11进行温度和湿度的数据采集，采用nRF24L01无线传输模块进行无线通信，显示屏LCD1602对温湿度进行显示。

使用Keil C51编程软件对系统进行软件设计，最后完成实物制作并对实物进行测试。

测试结果显示，系统能够将采集到的数据经无线传输后在LCD1602上实时显示，可实现温湿度采集、无线传输和显示功能，并能在温度或者湿度在超过报警上限时发出警报，因此具有一定的应用价值和应用前景。

关键词：温湿度测量；AT89C52；温湿度传感器；无线传输AbstractTemperature and temperature requires strict very much in industrial production, machinery manufacturing, pharmaceutical, tobacco, file storage, grain storage and other fields. The traditional temperature and humidity sensors required by the complex circuit to make temperature signal into digital signal, it will cause big error for the remote transmission. It’s very troublesome to lay a number of cables between the control room and the scene. In order to adapt to the industrial and agricultural production, the needs of large places measurement, maintain and operation convenient. This system is based on wireless transmission so it can save cost and time and without cable. The acquisition system is divided into the acquisition module and the data processing module, based on AT89C52, Temperature and humidity data acquisition of the digital temperature and humidity sensor DHT11, Wireless communication with nRF24L01 wireless transmission module, Temperature and humidity display LCD1602. Using Keil C51 to design the software of the system, then complete the physical production and test it. Test results shows that the system can display the collected data after the wireless transmission and can be displayed on LCD1602 in real time., Temperature and humidity, wireless transmission and display functions can be achieved, And it can issue an alert when temperature or humidity exceeds the limit of the alarm, So, it has certain application value and application prospect.Key Words: Temperature and humidity measurement; AT89C52; humidity sensor; wireless transmission目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 温湿度检测技术的简介 (1)1.2 温湿度检测技术的发展历程与意义 (1)1.2.1 温湿度检测技术的发展历程 (1)1.2.2 单片机的发展 (2)1.2.3 温湿度检测技术研究的意义 (3)1.3 论文的组织结构 (3)第二章温湿度检测系统的基本原理和设计方案的选择 (4)2.1 系统的基本原理概述 (4)2.1.1 系统功能 (4)2.1.2 系统总体功能设计 (4)2.2 系统设计方案选择 (5)2.2.1 主控芯片选择 (5)2.2.2 温湿度传感器的选择 (5)2.2.3 无线模块选择 (5)2.2.4 显示模块选择 (6)2.3 设计要求 (6)2.4 本章小结 (6)第三章系统硬件设计 (7)3.1 总体结构设计 (7)3.2 数据采集模块设计 (7)3.2.1 单片机控制模块 (7)3.2.2 温湿度采集模块 (10)3.2.3 无线传输模块 (12)3.3 数据处理模块 (15)3.3.1 单片机控制模块 (15)3.3.2 数据处理模块中的无线传输模块 (16)3.3.3 LCD1602液晶显示模块 (16)3.6 本章小结 (18)第四章系统软件设计 (19)4.1 编程环境 (19)4.1.1 编程环境介绍 (19)4.1.2 编程语言 (19)4.2 系统软件设计 (19)4.2.1 数据采集模块软件设计 (19)4.2.2 数据处理模块软件总体设计 (21)4.3 无线收发模块软件设计 (22)4.3.1 无线发射模块软件设计 (22)4.3.2 无线接收模块软件设计 (22)4.4 本章小结 (23)第五章系统性能测试 (24)5.1 软件调试 (24)5.1.1 件调试工具 (24)5.1.2 软件调试原理及结果 (25)5.2 硬件调试 (26)5.2.1 所设计出来的硬件 (26)5.2.2 硬件调试方案 (27)5.2.3 测试结果 (27)5.3 本章小结 (29)第六章总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录一检测发送模块原理图 (33)附录二接收显示模块原理图 (34)第一章绪论1.1 温湿度检测技术的简介无线温湿度检测器是一种用于仓库和蔬菜大棚等具有温湿度检测、无线传输、温湿度显示和超限报警功能的仪器。

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计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，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：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障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理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。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，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。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名刘海波专业班级电信0706班指导教师黄晓放工作单位武汉理工大学信息工程学院设计（论文）题目：基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计设计（论文）主要内容：1、了解无线传感网络的原理和机制；2、对设计题目所涉及理论进行阐述；3、编写相关的网络协议程序并进行注释；4、设计相应的数据采集硬件电路；5、对所设计的内容进行软件仿真并进行调试改进；6、撰写设计后的心得体会。

要求完成的主要任务：1、完成无线传感器网络的温湿度数据监测系统软件和硬件设计；2、完成英文资料翻译，英译汉字数要求5000字以上；3、论文中所用参考文献不少于25篇，其中英文资料不少于9篇；4、毕业设计论文中要有12幅以上电路图和设计图；5、完成毕业设计论文，字数不少于12000字。

必读参考资料：1.《无线传感器网络》孙利民，李建中，陈渝，朱红松清华大学出版社 20052.《无线传感器网络原理与应用》李善仓，张克旺机械工业出版社 20083．《数据采集与处理技术》马明建西安交通大学出版社 2005指导教师签名系主任签名院长签名（章）武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 1 绪论 (1)1.1 课题的背景、目的与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 无线传感器网络技术研究现状 (1)1.2.2 温室测控系统研究现状 (3)1.3 本课题研究主要内容及论文组织结构 (3)1.3.1 本文主要研究内容 (4)1.3.2 本论文的组织结构 (4)2 温室温湿度监测系统设计方案 (5)2.1 系统设计目标及技术指标 (5)2.1.1 系统功能特点 (5)2.1.2 技术指标 (5)2.1.3 节点硬件平台和软件系统 (5)2.2 系统体系结构 (6)2.3 方案描述及工作流程 (7)3 传感器节点的硬件及软件系统 (8)3.1 硬件总体结构 (8)3.2 主要元器件 (9)3.2.1 处理器ATMEGA 128L (9)3.2.2 无线芯片CC2420 (10)3.2.3 传感器模块 (11)3.2.4 电源管理模块 (12)3.4 TinyOS操作系统概述 (13)3.4.1 TinyOS体系结构 (13)3.4.2 NesC语言 (13)4 温湿度监测软件系统设计及实验测试 (15)4.1 软件开发环境介绍 (15)4.1.1 LabVlEW简介 (15)4.1.2 MoteWorks软件平台 (15)4．2 系统软件组成 (16)4．3 软件开发关键技术 (17)4.3.1 数据格式 (17)4.3.2 连接中间件Xserve (17)4.3.3 数据的解析和转换 (18)4.3.4 程序流程图和后面板程序 (20)4.4 软件界面及功能介绍 (22)4．5 实验测试 (23)5 总结与展望 (25)5.1 主要成果与结论 (25)5.2 本论文不足及进一步研究方向 (25)5.3 前景展望 (25)参考文献 (26)致谢 (29)摘要在现代化大型温室中，实现测控系统的无线化和网络化是目前该领域研究的重要课题之一。

本科生毕业设计（论文）论文题目远程测温无线传输系统的设计与实现学生姓名学号专业电子信息工程班级电子081指导教师职称远程测温无线传输系统的设计与实现摘要温度在工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中是一个极其普遍而重要的测量参数。

随着无线传感器网络技术的发展和普及，各种测温系统也向无线化、智能化、低功耗方向发展。

无线传感器网络技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术等，它的出现为随机性地研究数据提供了方便。

传感器网络节点基本由四个单元构成：传感单元、处理单元（包括CPU、嵌入式操作系统等）、通信单元（无线通信模块）、电源。

本设计中处理单元采用TI公司的低功耗单片机MSP430149，通信单元采用由低功耗CC1101无线通信模块，详细介绍了软硬件实现方法，重点介绍了MSP430单片机控制温度传感器处理数据、控制CC1101模块进行无线通信的软件设计，并通过实际测试验证了方案的可行性。

采用无线传输方式既节省了布线，又可以迅速布局在需要测量的地方，是远程测温系统的一个很好的解决方案。

关键词：温度，无线传感网络技术，MSP430,CC1101THE DESIGN AND REALIZATION OF TEMPERATUREWIRELESS TRANSMISSION SYSTEM BASED ON THEMSP430ABSTRACTTemperature in the industrial and agricultural production, modern scientific research and high-tech development process is an extremely common and important measurement parameter. With the development and popularity of wireless sensor network technology, a variety of temperature measurement systems go to the development of wireless, intelligent, low-power direction. WSN technology integrates sensor technology, embedded computing technology, communications technology, it’s emergence convenients the research of data at random.Sensor network is consisted of four units: sensing unit, processing unit (CPU, embedded operating system), the communication unit (wireless communication module), the power supply. Processing unit of this design uses TI's low-power microcontroller MSP430149, The communication unit adopts the low-power CC1101 wireless communication module.And the design details the hardware and software implementation, focuses on the MSP430’s control of temperature sensor to process data, control of CC1101 module for wireless communications, software design, and tests the feasibility of the program. The wireless transmission not only saves wiring but also can quickly layout where measurement is.It is a good solution for remote temperature measurement system.Keywords: temperature,WSN, MSP430,CC1101目录第一章绪论-----------------------------------------------------------------------------1 1.1 课题研究背景----------------------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 无线传感网络技术发展及现状------------------------------------------------------------------------------1 1.3 MSP430单片机概述----------------------------------------------------------------------------------------------11.3.1 MSP430系列单片机的特点-------------------------------------------------------------------------21.3.2 MSP430单片机的IAR开发环境-------------------------------------------------------------------3 1.4 CC1101概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------3 1.5 本课题任务与意义-----------------------------------------------------------------------------------------------4 第二章硬件设计------------------------------------------------------------------------------------52.1硬件系统整体结构---------------------------------------------------------------5 2.2电源设计-----------------------------------------------------------------------------------------------------------6 2.3温度传感电路------------------------------------------------------------------62.3.1D S18B20概述-----------------------------------------------------------72.3.1温度传感电路设计-------------------------------------------------------7 2.4通信模块电路-------------------------------------------------------------------8 第三章软件设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------11 3.1 温度传感器与430单片机之间软件编程-------------------------------------------------------------11 3.2 MSP430控制CC1101传输和接收--------------------------------------------------------------------------153.2.1 寄存器配置-------------------------------------------------------------------------------------------163.2.2 读写操作----------------------------------------------------------------------------------------------173.2.3 控制CC1101发射接收过程----------------------------------------------------------------------18 3.3 MSP430控制液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------19 第四章总结与展望----------------------------------------------------------------------------------------------------214.1 系统的可行性验证--------------------------------------------------------------21 4.2总结与展望---------------------------------------------------------------------21 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22 致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------23杭州师范大学本科生毕业设计(论文)正文第一章绪论1.1 课题研究背景温度是关于物体冷热程度的度量，是自然界主要的物理量之一。

第12卷第36期2012年12月1671—1815（2012）36-9985-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.12No.36Dec．2012 2012Sci.Tech.Engrg.无线温湿度监测网络节点设计李娟（陕西理工学院电气工程学院，汉中723003）摘要给出一种基于NRF9E5、AM2301的无线温湿度监测网络节点设计。

采用AM2301温湿度传感器检测环境的温湿度。

以NRF9E5读取当前环境的温湿度数据并进行无线数据传送。

详细介绍了节点结构、硬件电路设计并对节点进行软件测试。

经实验实现了点到点无线数据通讯，系统运行稳定。

关键词无线传感器网络温湿度NRF9E5AM2301中图法分类号TN929.5；文献标志码A2012年7月25日收到，8月10日修改作者简介：李娟（1981—），陕西汉中人，讲师，硕士，研究方向：自动控制。

E-mail ：lijian263@ 。

温度与湿度与人们的生活息息相关，在生物制药、食品加工、仓储等行业经常需要对环境温度与湿度进行测量及控制。

随着无线通信网络技术及传感器技术的发展，使得研制低成本的无线温湿度监测网络成为现实。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network ，WSN ）是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

WSN 具有广泛的应用。

以仓储行业为例，在仓储中构建无线传感器网络，就可以实现对仓库各处温湿度的低成本、高效监测。

其中传感器节点是WSN 的基本单位，节点的任务是探测温湿度数据，通过汇聚节点（sink ）经其它网络把温湿度数据发送给用户。

因此，节点的设计直接影响到WSN 的性能。

出于WSN 低功耗、低成本的考虑，采用NRF9E5为无线收发及控制节点，结合外围温湿度传感器AM2301实现无线温湿度监测网络节点。

无线温度采集器摘要:随着工农业生产对温湿度的要求越来越高，准确测量温度变得至关重要。

本文设计主要是针对恶劣环境下的工业现场以及高科技大范围的农业现场，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。

该方案主要是利用热电偶采集外界的温度，利用无线传输实现在上位机显示采集到的温度，并对数据进行相应的对比和处理。

关键词：温度数据采集、无线传输、热电偶1．引言本文主要利用两路热电偶采集温度的模拟量，并且利用热电偶串行模数转换器实现信号放大、冷端补偿和A/D转换，再由单片机进行处理，并通过无线传输模块将测量的数值传输给PC机，在PC机上实现数据的对比，从而可以对工业现场和农业现场的环境温度进行实时监测，并且利用该设计还可以实现对热电偶测量准确度的现场检测。

本设计结构简单，但应用范围广泛，使用方便，而且节约资源，同时可以进行远距离的监控。

2．总体方案设计能实现本次设计任务要求的方案不只一种，它们各有利弊。

工作环境、测量精度、要求不相同时，选择的方案亦有所区别。

所以，我们要根据设计的具体要求，对能实现设计的多种方案进行论证，从中选择出适合设计要求的最佳方案。

2．1方案一：定点温度采集系统方案一的原理框图如图2-1所示。

方案一所设计的无线温度采集系统主要由一个上位机模块和一个下位机模块组成，上位机模块和下位机模块之间采用无线数据通道联系。

上位机模块能对整个无线数据采集系统的运行进行管理和控制，下位机模块主要实现温度的多点数据采集。

下位机模块以单片机为控制核心，主要包括温度传感器信号调理电路、模数转换电路和无线发射电路。

上位机模块主要是单片机控制下的无线接收电路和PC机与无线收发单元间的串口通信电路。

（1）温度传感器信号调理电路温度传感器信号调理电路主要包括热电偶、信号放大器和低通滤波器，完成温度数据采集的功能。

其中热电偶将温度信号转换成电压量；放大器将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换的转换范围。

无线测温节点毕业设计目录1 绪论 (1)1.1研究意义、背景 (1)1.2国外发展状况 (2)2系统硬件设计 (3)2.1系统总体方案设计 (3)2.2单片机的选择 (4)2.3数字式温度传感器DS18B20芯片 (5)2.4无线收发模块nRF905 (10)2.5 LCD液晶显示器 (15)2.6单元电路介绍 (17)2.7串行通信及RS-232总线 (18)2.8 信号转换电路设计 (20)3系统软件设计 (22)3.1系统整体软件框图 (22)3.2软件调试工具 (27)3.3程序编写 (28)3.4程序调试 (28)4系统总体测试 (33)4.1 系统硬件调试 (33)5 结论 (35)6 致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)附录1 (38)附录2 (39)附录3 英文原文 (66)附录4 英文译文 (71)1 绪论1.1研究意义、背景温度是表征物体冷热程度的物理量。

温度是生活和工业生产中常见的工艺参数之一，由于它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程，因此在许多的工程项目中温度指标也是不可或缺的重要参数。

所以如何准确、方便地获取温度就显得尤为重要。

由于温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其它的工农业生产和科学研究中应用广泛，所以温度测量和控制的失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。

因此，对温度的检测的意义就越来越大。

在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。

使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。

可以看出，如何做出快速，准确的温度测量系统具有重要的研究价值。

传统的温度测量，都是从传感器引出线缆到达显示面板或主机才能测量温度的变化。

对于一些腐蚀性强或密封性高，温度测量与主机距离远的环境，有线温度测量实现起来就比较困难。