基于單片機(jī)無(wú)線數(shù)顯溫濕度計(jì)的設(shè)計(jì)

張葉笛+趙宇鑫+姜樹(shù)杰

【摘要】 電子技術(shù)的快速發(fā)展使得各種各樣的電子產(chǎn)品朝著便攜式和小型輕量化的方向發(fā)展，也使得更多的無(wú)線通信系統(tǒng)得到了發(fā)展。溫濕度檢測(cè)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越多，本文主要簡(jiǎn)介一款基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】 溫濕度 單片機(jī) 無(wú)線通信

為了對(duì)單片機(jī)有更深刻的了解，同時(shí)也在電子方面有更深刻的認(rèn)識(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)，選擇做一個(gè)通過(guò)nRF24.L01射頻無(wú)線通信技術(shù)，基于STC89C51單片機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)。核心部件單片機(jī)STC89C51，它在整個(gè)人類史上的地位已經(jīng)不容置疑地確立了，相信它會(huì)越來(lái)越深入地浸透到人們的生活中，并且將在一定程度上影響人們對(duì)生活的理解和詮釋。

一、溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)主要功能

為了對(duì)空氣中的溫濕度進(jìn)行測(cè)量以及利用無(wú)線傳輸顯示，先在LCD1602顯示屏設(shè)定初始值，同時(shí)DHT11開(kāi)始檢測(cè)當(dāng)前空氣溫度、濕度，假定當(dāng)前溫濕度超過(guò)設(shè)定值，四個(gè)流水燈分別代表溫度、濕度上下限，有選擇的指示燈亮同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，通過(guò)按鍵可以調(diào)節(jié)設(shè)定的初始值。

二、系統(tǒng)主要器件的簡(jiǎn)介

2.1主控器件

本設(shè)計(jì)是STC89C51單片機(jī)為控制核心，RC522為非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，基于FRID的射頻識(shí)別技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。本系統(tǒng)選擇C語(yǔ)言作為STC單片機(jī)開(kāi)發(fā)的首選編程語(yǔ)言。系統(tǒng)框圖如下：

單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)是STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機(jī)。單片機(jī)具有可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高、電壓低、功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，信號(hào)處理可靠等優(yōu)點(diǎn)。片內(nèi)含有Flash程序存儲(chǔ)器 SRAM、UART、SPI、A＼D、PWM等模塊。

2.2 DHT11溫度傳感器

對(duì)于DHT11而言，其首先是建立在數(shù)字信號(hào)基礎(chǔ)上的復(fù)合型溫濕度傳感器，在結(jié)構(gòu)上，1個(gè)測(cè)溫軟件NTC，1個(gè)感濕軟件，共同連接在8位高性能單片機(jī)上面。在技術(shù)應(yīng)用層面，具有數(shù)字采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)的相互結(jié)合，進(jìn)一步提高了傳感器的準(zhǔn)確性和適用性。除此之外，具有極高的抗干擾性、效率高等優(yōu)點(diǎn)[10]。對(duì)DHT11的校對(duì)要借助濕度校驗(yàn)室來(lái)完成。OTP存儲(chǔ)校準(zhǔn)系數(shù)，并在對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)揮作用。串行接口采用單線制，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并提高了系統(tǒng)的效率，降低了能耗，數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸距離能達(dá)到20米遠(yuǎn)，該種傳感器在封裝上，由為4 針單排引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了連接方式，并能根據(jù)不同用戶的需求進(jìn)行適用。

2.3 nRF24.L01 2.4GHz射頻收發(fā)芯片

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是21世紀(jì)最具影響和創(chuàng)新性的技術(shù)之一，主要涉及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子科學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)保健、軍事情報(bào)收集、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、建筑安全監(jiān)測(cè)等方面。目前基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用ZigBee、GPRS、FDMA、CDMA進(jìn)行傳輸。它具有計(jì)算簡(jiǎn)單，直觀合理的有點(diǎn)[15]。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

nRF24.L01硬件的設(shè)計(jì)有單片機(jī)電路、nRF24.L01控制電路、溫度傳感器電路等；nRF24.L01控制電路實(shí)現(xiàn)nRF24. L01的智能化控制，比如自動(dòng)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，完成報(bào)警。主要由AT89S52芯片和nRF24.L01芯片完成，無(wú)線通信部分由nRF24.L01控制芯片完成。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1主機(jī)流程

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以發(fā)射端控制傳感器模塊、nRF24.L01無(wú)線輸出模塊為主要功能的核心系統(tǒng)。主機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)主要步驟有：當(dāng)電源開(kāi)始供電時(shí)，按下開(kāi)關(guān)，該程序開(kāi)始工作，傳感器模塊開(kāi)始檢測(cè)周圍的溫濕度、通過(guò)nRF24.L01傳輸?shù)浇邮斩恕?/p>

結(jié)語(yǔ)：本設(shè)計(jì)以MCS-51系列單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的無(wú)線通信系統(tǒng)，并通過(guò)nRF.24L01射頻無(wú)線通信技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)采集溫濕度傳感器相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給從機(jī)單片機(jī)以LCD1602予以顯示。溫濕度傳感器使用DHT11，主要通過(guò)RC522為非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，基于FRID的射頻識(shí)別技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 杜靜.擴(kuò)散爐自動(dòng)恒溫控制系統(tǒng).博碩論文庫(kù).2007

[2]盧婷.無(wú)線溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì).山東工業(yè)技術(shù).2014（21）：25-28