基于nRF2401的多点温湿度采集系统设计毕业论文.doc

基于nRF2401的多点温湿度采集系统设计毕业论文 前言 随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。 图1 短距离无线通信的应用 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，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，这样就会产生数据传输问题。由于厂房大、需要传输数据多，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，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无法铺设电缆时，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采集。 在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，传统上都是采取分区取样的人工方法，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。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精确，简便易行。 在日常生活中，随着人们生活水平的提高，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度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作，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、湿度采集系统已经被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域，而且类似于这种温度、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通信，这样的研究也变得更加有意义了。 本系统的设计采用了Nordic公司新推出的工作于2.4GHz频段nRF2401射频芯片，由AT89C51单片机控制实现短距离无线数据通信。该接口设计具有成本低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠等特点。整个系统有发送和接收二部分，通过nRF2401无线数据通信收发模块来实现无线数据传输。发送部分以单片机AT89C51为核心，使用温湿度转换芯片DHT11实时采集温湿度并通过nRF2401将采集的温度无线传送给接收部分，然后在LCD1602上显示，通过蜂鸣器实现对温湿度过高或过低进行报警。 基于nRF2401多点温湿度采集系统的设计 1 绪论 1.1 题目来源 题目来源于生产/社会实际。 1.2 研究目的和意义 本文综合应用传感器电路与系统智能控制及数据传输技术等相关知识完成了温度湿度数据采集利用单片机实现对所采集的数据进行当地数据处理存储和显示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监测设备的运行情况减少不必要的线路设备开支实现了多点温湿度的检测和进入21世纪后，智能温度控制器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温度控制器和网络温度控制器、研制单片系统等高科技的方向迅速发展。 1提高温度控制器精度和分辨力 在20世纪90年代中期最早推出的智能温度控制器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到2°C。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625°C。为了提高多通道智能温控器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。 2增加温度控制器测试功能 新型智能温度控制器的测试功能也在不断增强。例如，采用DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的EPROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度控制器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。 智能温度控制器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度控制器而言，主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率，分辨力及最大转换时间。 方案三：采用传统的AT89C51单片机作为主控芯片。此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠。 考虑到此系统需要不用到ADC，从性能和价格上综合考虑我们选择方案三，即用AT89C51作为本系统的主控芯片。 2.1.2 无线通信模块方案 方案一：采用GSM模块进行通信，GSM模块需要借助移动卫星或者手机卡，虽说能够远距离传输，但是其成本较大、且需要内置SIM卡，通信过程中需要收