1、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) IV學(xué)號14112101*畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)(論文(lnwn)題目(tm): 基于單片機(jī)的無線溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作 者 * * * 屆 別 2015屆 院 別 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 職 稱 完成時(shí)間 2015年5月18日 摘 要溫濕度測量在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷奈锢砹浚I(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造、制藥、煙草、檔案的保管、糧食的儲存等領(lǐng)域?qū)囟群蜏囟扔蟹浅?yán)格的要求。傳統(tǒng)的溫濕度傳感器需通過較復(fù)雜的電路才能將溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，且遠(yuǎn)距離傳輸會引起(ynq)很大誤差。監(jiān)控室與現(xiàn)場之間必須敷設(shè)大量的電纜，非常麻煩

2、。所以為了適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要、為了滿足大型場所的測量、為了能進(jìn)行方便快捷的維護(hù)操作，文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用(ciyng)無線溫濕度檢測的方案，不必敷設(shè)電纜，可以節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間。該采集系統(tǒng)分為(fn wi)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，以AT89C52芯片為主控芯片，利用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11進(jìn)行溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集，采用nRF24L01無線傳輸模塊進(jìn)行無線通信，顯示屏LCD1602對溫濕度進(jìn)行顯示。使用Keil C51編程軟件對系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，最后完成實(shí)物制作并對實(shí)物進(jìn)行測試。測試結(jié)果顯示，系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸后在LCD1602上實(shí)時(shí)顯示，可實(shí)現(xiàn)溫濕度采集、無線傳輸和顯示功能，并能在

3、溫度或者濕度在超過報(bào)警上限時(shí)發(fā)出警報(bào)，因此具有一定的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：溫濕度測量；AT89C52；溫濕度傳感器；無線傳輸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 re

4、quired by the complex circuit to make temperature signal into digital signal, it will cause big error for the remote transmission. Its 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 larg

5、e 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 acquisi

6、tion 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

7、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 ha

8、s certain application value and application prospect.Key Words: Temperature and humidity measurement; AT89C52; humidity sensor; wireless transmission目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc420586791 摘 要 PAGEREF _Toc420586791 h I HYPERLINK l _Toc420586792 Abstract PAGEREF _Toc420586792 h II HYPERLINK l _

9、Toc420586794 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc420586794 h 1 HYPERLINK l _Toc420586795 1.1 溫濕度檢測(jin c)技術(shù)的簡介 PAGEREF _Toc420586795 h 1 HYPERLINK l _Toc420586796 1.2 溫濕度檢測(jin c)技術(shù)的發(fā)展歷程與意義 PAGEREF _Toc420586796 h 1 HYPERLINK l _Toc420586797 1.2.1 溫濕度檢測(jin c)技術(shù)的發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc420586797 h 1 HYPERLINK l _Toc420586

10、798 1.2.2 單片機(jī)的發(fā)展 PAGEREF _Toc420586798 h 2 HYPERLINK l _Toc420586799 1.2.3 溫濕度檢測技術(shù)研究的意義 PAGEREF _Toc420586799 h 3 HYPERLINK l _Toc420586800 1.3 論文的組織結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc420586800 h 3 HYPERLINK l _Toc420586801 第二章 溫濕度檢測系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方案的選擇 PAGEREF _Toc420586801 h 4 HYPERLINK l _Toc420586802 2.1 系統(tǒng)的基本原理概述 PAGER

11、EF _Toc420586802 h 4 HYPERLINK l _Toc420586803 2.1.1 系統(tǒng)功能 PAGEREF _Toc420586803 h 4 HYPERLINK l _Toc420586804 2.1.2 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586804 h 4 HYPERLINK l _Toc420586805 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇 PAGEREF _Toc420586805 h 5 HYPERLINK l _Toc420586806 2.2.1 主控芯片選擇 PAGEREF _Toc420586806 h 5 HYPERLINK l _Toc420

12、586807 2.2.2 溫濕度傳感器的選擇 PAGEREF _Toc420586807 h 5 HYPERLINK l _Toc420586808 2.2.3 無線模塊選擇 PAGEREF _Toc420586808 h 5 HYPERLINK l _Toc420586809 2.2.4 顯示模塊選擇 PAGEREF _Toc420586809 h 6 HYPERLINK l _Toc420586810 2.3 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc420586810 h 6 HYPERLINK l _Toc420586811 2.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc420586811 h 6

13、 HYPERLINK l _Toc420586812 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586812 h 7 HYPERLINK l _Toc420586813 3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586813 h 7 HYPERLINK l _Toc420586814 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586814 h 7 HYPERLINK l _Toc420586815 3.2.1 單片機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc420586815 h 7 HYPERLINK l _Toc420586816 3.2.2 溫濕度采集模塊 PA

14、GEREF _Toc420586816 h 10 HYPERLINK l _Toc420586817 3.2.3 無線傳輸模塊 PAGEREF _Toc420586817 h 12 HYPERLINK l _Toc420586818 3.3 數(shù)據(jù)處理模塊 PAGEREF _Toc420586818 h 15 HYPERLINK l _Toc420586819 3.3.1 單片機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc420586819 h 15 HYPERLINK l _Toc420586820 3.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊中的無線傳輸模塊 PAGEREF _Toc420586820 h 16 HYPE

15、RLINK l _Toc420586821 3.3.3 LCD1602液晶顯示模塊 PAGEREF _Toc420586821 h 16 HYPERLINK l _Toc420586822 3.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc420586822 h 18 HYPERLINK l _Toc420586823 第四章 系統(tǒng)軟件(x tn run jin)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586823 h 19 HYPERLINK l _Toc420586824 4.1 編程環(huán)境(hunjng) PAGEREF _Toc420586824 h 19 HYPERLINK l _Toc42058

16、6825 4.1.1 編程環(huán)境(hunjng)介紹 PAGEREF _Toc420586825 h 19 HYPERLINK l _Toc420586826 4.1.2 編程語言 PAGEREF _Toc420586826 h 19 HYPERLINK l _Toc420586827 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586827 h 19 HYPERLINK l _Toc420586828 4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586828 h 19 HYPERLINK l _Toc420586829 4.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件總體設(shè)計(jì) PAGE

17、REF _Toc420586829 h 21 HYPERLINK l _Toc420586830 4.3 無線收發(fā)模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586830 h 22 HYPERLINK l _Toc420586831 4.3.1 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586831 h 22 HYPERLINK l _Toc420586832 4.3.2 無線接收模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc420586832 h 22 HYPERLINK l _Toc420586833 4.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc420586833 h 23 HYPERLI

18、NK l _Toc420586834 第五章 系統(tǒng)性能測試 PAGEREF _Toc420586834 h 24 HYPERLINK l _Toc420586835 5.1 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc420586835 h 24 HYPERLINK l _Toc420586836 5.1.1 件調(diào)試工具 PAGEREF _Toc420586836 h 24 HYPERLINK l _Toc420586837 5.1.2 軟件調(diào)試原理及結(jié)果 PAGEREF _Toc420586837 h 25 HYPERLINK l _Toc420586838 5.2 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc

19、420586838 h 26 HYPERLINK l _Toc420586839 5.2.1 所設(shè)計(jì)出來的硬件 PAGEREF _Toc420586839 h 26 HYPERLINK l _Toc420586840 5.2.2 硬件調(diào)試方案 PAGEREF _Toc420586840 h 27 HYPERLINK l _Toc420586841 5.2.3 測試結(jié)果 PAGEREF _Toc420586841 h 27 HYPERLINK l _Toc420586842 5.3 本章小結(jié) PAGEREF _Toc420586842 h 29 HYPERLINK l _Toc420586843

20、 第六章 總 結(jié) PAGEREF _Toc420586843 h 30 HYPERLINK l _Toc420586844 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc420586844 h 31 HYPERLINK l _Toc420586845 致 謝 PAGEREF _Toc420586845 h 32 HYPERLINK l _Toc420586846 附錄一 檢測發(fā)送模塊原理圖 PAGEREF _Toc420586846 h 33 HYPERLINK l _Toc420586847 附錄二 接收顯示模塊原理圖 PAGEREF _Toc420586847 h 34湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第

21、一章 緒 論1.1 溫濕度檢測(jin c)技術(shù)的簡介(jin ji)無線溫濕度檢測器是一種用于倉庫(cngk)和蔬菜大棚等具有溫濕度檢測、無線傳輸、溫濕度顯示和超限報(bào)警功能的儀器。系統(tǒng)由發(fā)送端和接收端兩部分組成。發(fā)送端將溫度傳感器檢測到的溫度值經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過無線收發(fā)模塊無線發(fā)送，接收端將接收到的數(shù)據(jù)信息顯示在液晶屏上，并附加溫度限設(shè)置和超限報(bào)警功能。無線檢測系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)參數(shù)信息實(shí)時(shí)且快速有效的檢測，其服務(wù)模式是向人們提供一個(gè)更高效，更快捷、更全面服務(wù)。由于當(dāng)前的檢測技術(shù)比較滯后，檢測過程中會遇到很多困難和難題，本論文便著手研究更好的檢測方案，利用現(xiàn)有的無線檢測技術(shù)，在傳統(tǒng)的檢測方

22、法里尋找突破，努力讓檢測水平達(dá)到一個(gè)新的高度，提供科學(xué)可靠的檢測數(shù)據(jù)，使用無線檢測網(wǎng)絡(luò)，可以大大降低布線和管理的難度，也可以大幅減少物力、人力、資金的投入，從而降低成本。無線檢測系統(tǒng)具有不借助外部網(wǎng)絡(luò)、快速安裝、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以使人們在任何時(shí)間、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量的、可靠的數(shù)據(jù)信息。1.2 溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程與意義1.2.1 溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程溫度測量是現(xiàn)代檢測技術(shù)非常重要的組成部分，在保證產(chǎn)品的質(zhì)量、節(jié)約能源和生產(chǎn)安全等方面起著尤其關(guān)鍵的作用。在溫度測量方面1，各個(gè)國家都有著自己的研究成果，前蘇聯(lián)研究出了分辨能力達(dá)到了0.0001的壓電石英頻率溫度計(jì)，具有溫度與頻率

23、線性特性溫度范圍而在-40230之間，理論上可達(dá)0.00001。美國的25歐標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，分辨率甚至有0.00002，我國生產(chǎn)的石英溫度檢測器誤差在0.05以內(nèi)，分辨率高達(dá)0.0001。我國航天工業(yè)總公司研制的5901(STP-1000)型粘貼式測溫片，靜態(tài)測溫精度為0.5%，快速響應(yīng)時(shí)間小于0.013s。人類在18世紀(jì)就發(fā)明了干濕球濕度計(jì)，這種濕度計(jì)的準(zhǔn)確度取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度，這種濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)，在紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求的時(shí)候，才能達(dá)到規(guī)定準(zhǔn)確度。這種濕度計(jì)的準(zhǔn)確度一般只有57RH，只能算是勉強(qiáng)可以用來測量濕度，不適用于要求比較高的場所。隨著科技的發(fā)

24、展，近幾十年來特別是近20年電子式濕度傳感器發(fā)展起迅速，濕度傳感器的準(zhǔn)確度越來越高，電子式濕度傳感器2準(zhǔn)確度可以達(dá)23RH。濕度(shd)傳感器研究方面國外比國內(nèi)起步(qb)的要早，目前處于國際領(lǐng)先地位的是德國和美國(mi u)，測量精度可達(dá)2%RH。近幾年，電阻式濕度傳感器發(fā)展非常快，電阻式陶瓷濕度傳感器在特性方面做了非常大的工作投入，并且在高分子電阻式濕度傳感器上做了進(jìn)一步的研究，這種傳感器有出色的穩(wěn)定性、精度和響應(yīng)特性，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化的控制要求，為了滿足更高精度領(lǐng)域的需要，國內(nèi)外正在進(jìn)行新型濕度傳感器的研制與開發(fā)。大規(guī)模集成電路技術(shù)以及光通信技術(shù)的迅速發(fā)展，信息的傳輸

25、和處理技術(shù)有著劃時(shí)代的進(jìn)展，發(fā)展相對比較滯后的傳感器技術(shù)業(yè)得到了世界的普遍重視。所以，今后一個(gè)時(shí)期傳感器技術(shù)會成為研究的新方向，有可能會形成較大產(chǎn)業(yè)。1.2.2 單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展3歷史如果以8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)的話大致可分為以下幾個(gè)階段：（1）第一階段（1976-1978）：單片機(jī)的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。它的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola 、Zilog等，他們都取得了比較滿意的效果。這就是SCM誕生的年代，“單機(jī)片”一詞也從此為人們所熟知。（2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48的基

26、礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列單片機(jī)，這一系列的單片機(jī)功能更加完善、性能更加穩(wěn)定。它為通用總線型單片機(jī)體系奠定了以下四個(gè)方面的結(jié)構(gòu)。具有非常完善的外部總線結(jié)構(gòu)。MCS-51系列設(shè)置了8位的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)和16位地址總線結(jié)構(gòu)以及控制總線和可以拓展的具有更多通信功能的串行通信的接口。CPU外圍的一些功能單元使用集中管理的模式。位地址空間和位操作方式具有工控特性。指令系逐漸統(tǒng)趨于完善，并且還額外增加了許多控制功能的指令。（3）第三階段（1982-1990）：單片機(jī)向微控制器發(fā)展階段，也就是8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出的階段。MCS-51系列的應(yīng)用越來越廣泛，許多電氣廠商都選

27、擇使用80C51為MCU，逐漸單片機(jī)當(dāng)中用到了許多測控系統(tǒng)中使用的接口技術(shù)、電路技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換模塊、可靠性技術(shù)等，所以智能控制的特征得到了強(qiáng)化，也能拓展出更多外圍電路功能。1.2.3 溫濕度檢測技術(shù)研究的意義溫度和濕度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)。伴隨著工業(yè)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的科技飛速發(fā)展，對產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中溫度的測量需求也越來越多，也顯得越來越重要。尤其是對溫度要求比較嚴(yán)格，但是布線又不方便的情況下，這時(shí)就采用無線溫度測量。我國進(jìn)入21世紀(jì)后，特別是在加入世貿(mào)組織后4，國內(nèi)的溫濕度檢測系統(tǒng)的產(chǎn)品面臨著巨大的挑戰(zhàn)。尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，急需運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行改造和提升。例

28、如在商業(yè)中紡織行業(yè)中，紡織品的質(zhì)量很大程度上受溫濕度的影響，但目前一些紡織企業(yè)對車間溫濕度的測控手段仍然十分落后，甚至有些還在使用測溫貼片，采用人工調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、閥門的方法，其控制效果可想而知。在醫(yī)學(xué)制藥行業(yè)中，由于微生物對溫度的要求很高，就需要高精度的溫度監(jiān)測，如果采用無線溫度測量的話可以完全保證測溫的無菌化。在農(nóng)業(yè)中，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，必需擺脫那些落后的傳統(tǒng)的養(yǎng)殖、耕作方式，應(yīng)該采用現(xiàn)代更加科學(xué)的技術(shù)來迎接進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品所帶來的挑戰(zhàn)，同時(shí)打進(jìn)國外市場。近年來，全國各地出現(xiàn)了越來越多的新型溫室大棚，可以種植反季節(jié)花卉、蔬菜甚至水果。隨著調(diào)溫冷庫的大量興建，溫濕度測控技術(shù)的研究有了更加廣闊的市場。

29、1.3 論文的組織(zzh)結(jié)構(gòu)論文(lnwn)分為六章，各章的內(nèi)容安排如下：第1章為緒論(xln)，主要介紹了溫濕度檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和意義；第2章主要介紹了溫濕度檢測技術(shù)的基本原理和設(shè)計(jì)方案并根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取系統(tǒng)的主要功能模塊器件。第3章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括無線檢測系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端的電路設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求完成傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線數(shù)據(jù)通信模塊、報(bào)警電路、鍵盤電路、時(shí)鐘振蕩電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)。第4章主要介紹了系統(tǒng)軟件方面的介紹，包括軟件的編程語言和編程環(huán)境。第5章主要介紹了系統(tǒng)性能方面的測試，從軟件測試和硬件實(shí)物測試兩方面具體的進(jìn)行了驗(yàn)證，通過對無線檢測系統(tǒng)的實(shí)物進(jìn)行調(diào)試

30、，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性、抗干擾能力、通信距離等方面進(jìn)行測試。證明了系統(tǒng)的理論和實(shí)際應(yīng)用的可行性。第6章對本論文進(jìn)行工作總結(jié)。第二章 溫濕度檢測系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方案的選擇2.1 系統(tǒng)(xtng)的基本原理概述(i sh)2.1.1 系統(tǒng)(xtng)功能根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的主要內(nèi)容（功能）如下：實(shí)現(xiàn)溫濕度自動(dòng)檢測，能滿足常用工農(nóng)業(yè)環(huán)境中的溫濕度檢測需求；實(shí)現(xiàn)無線傳輸功能，用LCD1602顯示溫濕度，溫度單位；（4） 高溫、高濕度自動(dòng)報(bào)警，溫濕度報(bào)警上限可調(diào)；2.1.2 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)溫濕度的檢測的方法多種多樣，可以運(yùn)用的技術(shù)和可供選擇的器件也是種類繁多。所以，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案可以在滿足系統(tǒng)整

31、體性能指標(biāo)的前提下，結(jié)合系統(tǒng)使用的環(huán)境，盡量選擇簡單實(shí)用、容易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，器件的選用盡量滿足參數(shù)合適、性能穩(wěn)定、功耗較低、成本低廉以及較好的互換性能等性能指標(biāo)。系統(tǒng)盡量采用近幾年來比較成熟的溫濕度傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和功能化模塊來構(gòu)造基本的系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為主控制器，無線溫濕度檢測系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無線濕溫度檢測裝置。此系統(tǒng)由傳感器、接收機(jī)以及顯示芯片組成。傳感器由數(shù)字溫濕度傳感器芯片DHT11，單片機(jī)AT89C52，低功耗射頻傳輸單元nRF24L01等組成。如圖2.1所示，溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理后經(jīng)nRF24L01發(fā)送出去，接收模塊經(jīng)

32、nRF24L01接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理、保存后在LCD1602上顯示，若檢測出溫度超過所設(shè)定的上限值，則發(fā)出警報(bào)，監(jiān)測人員也可根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)定符合特定場所需要的溫濕度上限值。單片機(jī)對nRF24L01的對外接口進(jìn)行SPI讀寫操作，以此來控制nRF24l01的工作模式，將其設(shè)置成接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)的模式，從而完成無線數(shù)據(jù)傳輸。 溫濕度 M nRF24L01 設(shè)置 M 液晶顯示 傳感器 C 無線發(fā)射 無線接收 C 電源 U 電源 U 報(bào)警 采集模塊 接收模塊圖2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇根據(jù)硬件連接方式以及各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)方法，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為信號采集與放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、

33、單片機(jī)模塊、無線發(fā)射模塊、液晶顯示模塊、電源模塊。2.2.1 主控芯片(xn pin)選擇方案一：采用(ciyng)傳統(tǒng)的AT89C525單片機(jī)作為主控芯片。此芯片價(jià)格便宜、操作簡便，低功耗，比較經(jīng)濟(jì)(jngj)實(shí)惠。方案二：采用宏晶科技有限公司的STC12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)作為主控芯片。此芯片內(nèi)置ADC和SPI總線接口，且內(nèi)部時(shí)鐘不分頻，可達(dá)到1MPS。價(jià)格適中。從性能和價(jià)格上綜合考慮我們選擇方案一，即用AT89C52作為本系統(tǒng)的主控芯片。2.2.2 溫濕度傳感器的選擇方案一：由于傳感器DS18B20價(jià)格便宜，硬件簡單，傳感器直接輸出數(shù)字信號，便于控制，并且DS18B20可以采用

34、單總線傳輸，一根總線能掛載多個(gè)傳感器，易于擴(kuò)展。但是DS18B20的溫度精度為0.5C，對于溫度要求很嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域不大適合，而且需要自行拓展需要的濕度測量模塊，過程相對比較復(fù)雜，所以DS18B20無法滿足要求。方案二：采用了高精度溫度傳感器DHT11，DHT1167不但實(shí)現(xiàn)了溫濕度的測量，而且靈敏度高、反應(yīng)時(shí)間短，因此可作為此系統(tǒng)電路的信號檢測器。與目前大多數(shù)傳感器相比，它具有控精度高、體積小、無污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。從上述兩個(gè)方案的對比看出DS18B20無法滿足系統(tǒng)指標(biāo)，我們采用DHT11作為溫溫濕度度傳感器。2.2.3 無線模塊選擇方案一：采用GSM模塊進(jìn)行通信，GSM模塊功能的實(shí)現(xiàn)，需

35、要借助手機(jī)卡或者移動(dòng)衛(wèi)星，雖然能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，但是這種方案的成本比較大，而且需要內(nèi)置SIM卡，通信過程需要收取費(fèi)，后期的成本也比較高。方案二：采用TI公司CC2430無線通信模塊，此模塊內(nèi)部集成了高性能的8051內(nèi)核，并且采用Zigbee總線模式，它的傳輸速率可以達(dá)到250kbps。但是此模塊價(jià)格高昂，不適用于此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，且Zigbee協(xié)議相對比較復(fù)雜。方案三：采用NORDIC公司生產(chǎn)的工作在2.4GHz2.5GHz的ISM 頻段的無線射頻收發(fā)器芯片NRF24L0189模塊進(jìn)行通信，NRF24L01是一款高性能、低功耗的無線通信模塊。如果加PA能傳輸上千米的距離，NRF24L01模塊采用

36、SPI總線通信的模式，所以電路簡單、操作方便，而且價(jià)格也比較便宜。綜合各方面因素考慮，最終選擇方案三，即以NRF24L01模塊作為本系統(tǒng)的無線通信模塊。2.2.4 顯示模塊選擇方案一：選擇LCD1286410做顯示模塊。這款液晶顯示屏主控為ST7920且?guī)ё謳欤且豢畋容^通用的顯示屏，能夠顯示出大多數(shù)常用的漢字以及ASCII碼，且能夠顯示圖片以及描點(diǎn)畫線，可設(shè)計(jì)成比較理想的結(jié)果。方案二：采用LCD1602字符液晶做顯示模塊，LCD1602是一款通用的字符液晶顯示模塊，它能夠顯示數(shù)字和字符等信息，且容易控制，價(jià)格還比較便宜，性價(jià)比很高。綜合以上方案，我們(w men)選擇了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的字符液晶LC

37、D1602作為接收端的顯示模塊(m kui)。2.3 設(shè)計(jì)(shj)要求采用AT89C52作為系統(tǒng)的MCU，采用字符液晶LCD1602作為顯示模塊，采用DHT11作為系統(tǒng)的溫濕度傳感器，采用nRF24L01作為系統(tǒng)的無線傳輸模塊，以無線傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)，要求系統(tǒng)有溫度顯示部分和濕度顯示部分，要求完成硬件電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。2.4 本章小結(jié)本章主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行各個(gè)模塊硬件的選擇。首先列出了系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，介紹了系統(tǒng)總體功能的設(shè)計(jì)。然后根據(jù)功能要求對溫濕度傳感器、主控芯片、無線模塊和顯示模塊的選擇進(jìn)行了闡述，分別列舉了多種方案并從中選擇最適合此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的方案。第三章 系統(tǒng)硬

38、件設(shè)計(jì)3.1 總體(zngt)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整個(gè)無線溫濕度檢測系統(tǒng)(xtng)分成溫濕度采集及發(fā)送和溫濕度數(shù)據(jù)(shj)接收及顯示兩個(gè)大的模塊，兩者之間溫濕度數(shù)據(jù)的傳輸采用無線通信方式。數(shù)據(jù)采集及發(fā)送模塊負(fù)責(zé)溫濕度數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，數(shù)據(jù)接收及顯示負(fù)責(zé)溫濕度數(shù)據(jù)的接收處理并顯示。系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)流程圖如圖3.1和圖3.2所示。溫濕度傳感器圖3.1 溫濕度采集端溫濕度顯示圖3.2 溫濕度接收端3.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)3.2.1 單片機(jī)控制模塊本次選用傳統(tǒng)的AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，AT89C5211是性能比較高的8位CMOS單片機(jī)。內(nèi)含8Kb可以反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器，還有256 B隨機(jī)存取的數(shù)

39、據(jù)存儲器，采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，擦寫周期多達(dá)1000次，內(nèi)部RAM有256字節(jié)，可編程I/0口32個(gè)，16位定時(shí)計(jì)數(shù)器3個(gè)，中斷源8個(gè)，還有可編程串行UART通道。所以足夠滿足大多數(shù)控制系統(tǒng)對資源的需要。AT89C52管腳說明12VCC：電源GND：接地AT89C52單片機(jī)的外部引腳圖如圖3.3所示。圖3.3 AT89C52外部(wib)引腳圖P0口：P0口是一個(gè)(y )8位漏級開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對P0口端口寫“1”時(shí)，引腳作高阻抗(zkng)輸入。當(dāng)AT89C52訪問外部程序和

40、數(shù)據(jù)存儲器的時(shí)候時(shí)，P0端口也會被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下的時(shí)候，P0具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的雙向8位I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。由于內(nèi)部上拉電阻的原因，對P1口寫“1”時(shí)，將輸出電流。 此外，與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入和輸出，具體如表3.1所示。表3.1 P1.0和P1.1的第二功能引腳號功能特性P1.0T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX定時(shí)/計(jì)數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制 P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的雙向8位I/O口，

41、P2輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯電平。作為輸入端口使用時(shí)，只需對P2口寫“1”，內(nèi)部上拉電阻會把端口拉高。由于內(nèi)部電阻的原因，作為輸入端口使用時(shí)，外部被拉低的引腳將會有輸出電流。 P3口：P3口是一個(gè)(y )內(nèi)部(nib)具有(jyu)上拉電阻的雙向8位I/O口，P3輸出緩沖級可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對P3口寫“1”時(shí)，內(nèi)部的上拉電阻會把端口拉高，此時(shí)可作為輸入口使用。作為輸入端口使用時(shí)，由于內(nèi)部電阻的原因，被外部拉低的引腳將會有輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線以外，更重要的是它有第二功能，如表3.2所示。表3.2 P3口引腳第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串

42、行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以高電平將使用單片機(jī)復(fù)位。 ：地址鎖存器控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也使用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 ：外部程序儲存器的選通信號。當(dāng)AT89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外

43、部存儲器的代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器時(shí)，將不被激活。：訪問外部程序存儲器的控制信號。為了可以從0000HFFFFH的外部存儲器讀取指令，端必須保持低電平。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，端應(yīng)該接VCC。 XTA L1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘(shzhng)發(fā)生器的輸入端。XTA L2：振蕩器反相放大器的輸出(shch)端。AT89C52單片機(jī)在數(shù)據(jù)(shj)采集模塊中的引腳原理圖如圖3.4所示。圖3.4 數(shù)據(jù)采集模塊單片機(jī)控制芯片原理圖3.2.2 溫濕度采集模塊DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款內(nèi)部含有已經(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器，包括一個(gè)電阻式濕度檢測元件和一

44、個(gè)NTC溫度檢測元件13。DHT11運(yùn)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保此傳感器具有非常高的可靠性與長期的穩(wěn)定性。此產(chǎn)品具有響應(yīng)快速、品質(zhì)優(yōu)越、抗干擾能力超強(qiáng)和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器在生產(chǎn)時(shí)都在嚴(yán)格要求的環(huán)境中進(jìn)行了校準(zhǔn)且保留了校準(zhǔn)系數(shù)，在對檢測信號進(jìn)行處理時(shí)，傳感器內(nèi)部會自動(dòng)調(diào)用內(nèi)部校準(zhǔn)系數(shù)。DHT11傳感器功耗極低、體積超小，采用的是單線制串行接口，這使系統(tǒng)的集成變得非常的方便快捷。圖3.5 DHT11引腳接線圖DHT11傳感器產(chǎn)品為在出廠時(shí)進(jìn)行了4 針單排引腳的封裝。在進(jìn)行系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)時(shí)連接非常方便，可根據(jù)用戶需求提供特殊(tsh)封裝形式。圖3.5位D

45、HT11引腳接線圖，其中(qzhng)的空引腳未拓展使用。引腳說明如表3.3所示。表3.3 DHT11引腳說明引腳號引腳名稱類型引腳說明1VCC電源正電源輸入，3V-5.5V DC2DOUT輸出單總線，數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳3NC空空腳，擴(kuò)展未用4GND地電源地DHT11的供電電壓為3V5.5V。傳感器接通電源后，需要在一秒內(nèi)不發(fā)送任何指令，以越過不穩(wěn)定的狀態(tài)。引腳（VDD，GND）之間可以增加一個(gè)100nF 的電容，此電容可以起到去耦濾波的作用。DATA用于MCU與DHT11之間的通訊，它們之間的通信格式采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間為4ms左右，DHT11在發(fā)送一次開始信號后會自動(dòng)進(jìn)入高速模

46、式，等開始信號結(jié)束后，發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，同時(shí)觸發(fā)一次信號采集，此時(shí)用戶便可以選擇讀取所采集的數(shù)據(jù)。如果DHT11接收到了開始信號并觸發(fā)了一次溫濕度采集，但在沒有接收到主機(jī)發(fā)送的開始信號的情況下，DHT11不會主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集。當(dāng)采集完數(shù)據(jù)后，DHT11會自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低功耗模式。表3.4所示為DHT11數(shù)字溫濕度傳感器在VDD=5V，T = 25時(shí)的電氣特性如，采樣周期間隔不得低于1秒鐘。表3.4 電氣特性參數(shù)條件MinTYPMax單位供電DC355.5V供電電路測量0.52.5mA平均0.21mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次圖3.6所示為所制作(zhzu)傳感器模塊成品

47、(chngpn)，其中藍(lán)色部分為DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。圖3.6 傳感器模塊(m kui)成品圖3.2.3 無線傳輸模塊無線發(fā)射模塊用的是nRF24L0114，這是一款由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz-2.5GHz頻段的單片無線接收方芯片。無線接收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制解調(diào)器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器。芯片的工作頻率選擇和協(xié)議可以通過SPI口進(jìn)行設(shè)置，兼容大多數(shù)的單片機(jī)芯片，完成無線數(shù)據(jù)傳輸工作。應(yīng)用的領(lǐng)域也非常廣泛，可以用于無線鼠標(biāo)、鍵盤控制，無線門禁、無線智能設(shè)備等等。圖3.7 管腳分布圖圖3.7為nRF24L01管腳分布圖性能參數(shù)：

48、 小體積(tj)，QFN20 4x4mm封裝。 電壓工作(gngzu)范圍，1.9V3.6V，輸入引腳可承受高達(dá)5V電壓輸入。 工作溫度范圍(fnwi)，-40+80。 工作頻率范圍，2.400GHz2.525GHz。 發(fā)射功率可選擇為0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm。 數(shù)據(jù)傳輸速率支持1Mbps、2Mbps1。 低功耗接收時(shí)工作電流12.3mA，0dBm功率發(fā)射時(shí)11.3mA，掉電模式時(shí)僅為900nA。 126個(gè)通訊通道，6個(gè)數(shù)據(jù)通道，滿足多點(diǎn)通訊和調(diào)頻需要。 增強(qiáng)型“ShockBurst”工作模式，硬件的CRC校驗(yàn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的地址控制 每次數(shù)據(jù)包可傳輸132Byte的數(shù)據(jù)。

49、 4線SPI通訊端口，通訊速率最高可達(dá)8Mbps，適合與各種MCU連接，編程簡單。 可通過軟件設(shè)置傳輸速率、通訊地址、工作頻率和數(shù)據(jù)包長度。 MCU可通過IRQ引腳快判斷是否完成數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。圖3.8 nRF24L01原理圖根據(jù)此芯片的數(shù)據(jù)手15，設(shè)計(jì)如圖3.8所示外圍電路，即可通過配置nRF24L01的寄存器將其配置為發(fā)射、接收、掉電及空閑四種工作模式，各個(gè)模式下寄存器配置數(shù)據(jù)如表3.5所示。表3.5 nRF24L01工作(gngzu)模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111-發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)射模式1010停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)

50、發(fā)送完待機(jī)模式2101TX_FIFO為空待機(jī)模式11-0無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦?-待機(jī)(dij)模式1主要用于降低系統(tǒng)平均(pngjn)電流，晶體振蕩器在這種模式下正常工作；在當(dāng)FIFO寄存器為空且CE=1時(shí)進(jìn)入待機(jī)模式2；所有配置字在待機(jī)模式下仍然保留。在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí)nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。數(shù)據(jù)采集模塊中的無線模塊nRF24L01引腳接線圖如圖3.9所示。圖3.9 數(shù)據(jù)采集端nRF24L013.3 數(shù)據(jù)處理模塊3.3.1 單片機(jī)控制模塊數(shù)據(jù)處理模塊中的單片機(jī)控制模塊設(shè)置和數(shù)據(jù)采集模塊中的單片機(jī)控制模塊采用相同單片機(jī)，其不同之處就是單片機(jī)AT89C2引

51、腳所接的外圍器件不同，從而實(shí)現(xiàn)不同功能。數(shù)據(jù)處理模塊所需實(shí)現(xiàn)的功能為溫濕度數(shù)據(jù)的無線接收、處理及顯示。單片機(jī)AT89C52在數(shù)據(jù)處理模塊中的引腳原理圖如圖3.10所示圖3.10 數(shù)據(jù)處理模塊(m kui)單片機(jī)控制(kngzh)芯片原理圖3.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊(m kui)中的無線傳輸模塊數(shù)據(jù)處理模塊中的無線傳輸模塊所需實(shí)現(xiàn)的功能是對數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送出來的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，同樣采用nRF24L01，與數(shù)據(jù)采集模塊中的nRF24L01不同的是，數(shù)據(jù)處理模塊中的nRF24L01已設(shè)置成接收模式，數(shù)據(jù)處理模塊中的無線模塊nRF24L01引腳接線圖如圖3.11所示圖3.11 數(shù)據(jù)處理端nRF24L

52、01 HYPERLINK l _Toc294795307 3.3.3 LCD1602液晶顯示模塊LCD1602字符型液晶顯示模塊16是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，它是16*2的顯示的。LCD1602管腳采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：1腳：VSS為電源(dinyun)地。2腳：VDD接5V電源(dinyun)正極。3腳：V0端可以調(diào)整(tiozhng)液晶顯示器對比度，此端口接正電源時(shí)，對比度最弱，此端口接地時(shí)，對比度最高，如果對比度過高，有可能會導(dǎo)致“鬼影”現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以加一個(gè)10K的電位器，用來調(diào)整液晶顯示器的對比度。4腳：RS為寄存器的選擇端口，出現(xiàn)高電平

53、1時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器，若出現(xiàn)低電平0時(shí)，則選擇指令寄存器。5腳：RW為讀寫信號端口。6腳：EN端為使能(enable)端。714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)傳輸線。1516腳：空引腳或者背燈電源。15腳正極，16腳負(fù)極。 1602液晶模塊共有11條控制指令在其控制器內(nèi)部，如表3.6所示。表3.6 控制命令表LCD1602工作狀態(tài)有讀寫指令和讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，控制信號設(shè)置如表3.7。表3.7 LCD1602工作(gngzu)狀態(tài)命令讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7

54、=數(shù)據(jù)LCD1602字符(z f)型液晶(yjng)接線原理圖如圖3.12所示。圖3.12 LCD1602液晶顯示器接線圖LCD1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖如圖3.13所示。圖3.13 LCD1602液晶顯示器實(shí)物圖3.6 本章小結(jié)本章首先介紹了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基本原理，分成兩大模塊，包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。接著分別介紹了兩大模塊所包含的小模塊，數(shù)據(jù)采集模塊包含有單片機(jī)模塊、無線傳輸模塊、溫濕度檢測模塊。數(shù)據(jù)處理模塊包含有單片機(jī)模塊、無線傳輸模塊、液晶顯示模塊。其中具體介紹了各模塊的功能和特點(diǎn)，以及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 編程環(huán)境(hunjng)4.1.1 編程環(huán)境(

55、hunjng)介紹編程軟件(run jin)使用Keil C51，是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)17，提供了包括C編譯器、宏編譯、庫管理、連接器和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等內(nèi)在的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)軟件（uVis10n）將這些部分組合在一起。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。歷經(jīng)多年，軟件版本已經(jīng)從KeiluVis10n2版本更新到KeiluVis10n5版本，而我此次用的為KeiluVis10n4版本。4.1.2 編程

56、語言本次使用的編程語言為C語言18，它是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既有高級語言的特點(diǎn)，也具有匯編語言的特點(diǎn)，與匯編語言相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性有明顯的優(yōu)勢，因此易于學(xué)習(xí)和應(yīng)用，深受廣大軟件愛好者的喜愛。C語言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)、使用靈活方便、應(yīng)用面廣、目標(biāo)程序效率高、可移植性好。兼?zhèn)涓呒壵Z言與低級語言的優(yōu)點(diǎn)，屬于一種中間語言。它是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，非常適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。有較豐富的數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符以及函數(shù)供以選用。直接與內(nèi)存打交道，使修改、編輯其他程序與文檔變得輕松、簡單。C語言是國際上廣泛流行的計(jì)算機(jī)高級語言，深受廣大軟件開發(fā)愛好者的喜愛，它是非常適合用來描述系

57、統(tǒng)的語言，即可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可以編寫應(yīng)用軟件。早期的操作系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的，但是匯編語言依賴于計(jì)算機(jī)硬件程序的可移植性和可讀性，而C語言兼具一般語言優(yōu)點(diǎn)還能克服其他語言的缺點(diǎn)。它的應(yīng)用范圍非常廣泛，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以用于各類編程軟件使用，例如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)首先初始化DHT11模塊將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)，主機(jī)通過配置寄存器使數(shù)據(jù)采集模塊中的nRF24L01處于發(fā)送狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。圖4.1為采集模塊的主程序流程圖。初始化測溫濕度 判斷(pndun)DHT11 Y是否(sh

58、 fu)出錯(cuò) N單片機(jī)處理(chl) 無線發(fā)射延時(shí)100ms圖4.1 采集模塊主程序在進(jìn)行采集模塊軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要將nRF24L01設(shè)置為發(fā)送狀態(tài)，TRX_CE=0，TX_EN=1，如圖4.2所示為溫濕度采集流程圖。開始DHT11初始化延時(shí)0.2S讀取溫濕度 讀取成功否？ N DHT11重啟AT89C52配置nRF24L01發(fā)送延時(shí)0.8S圖4.2 溫濕度采集流程圖4.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件總體設(shè)計(jì)接收部分的總體思路是先初始化LCD1602和單片機(jī)I/O口，再將nRF24L01配置成接收模式，然后就是一個(gè)無限循環(huán)，單片機(jī)不斷地讀nRF24L01的工作狀態(tài)寄存器來監(jiān)測接收模塊的工作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)n

59、RF24L01接收到了數(shù)據(jù)后單片機(jī)存儲數(shù)據(jù)并發(fā)送應(yīng)答信號，同時(shí)控制LCD1602顯示接收到的溫濕度數(shù)據(jù)。圖4.3接收端軟件設(shè)計(jì)流程圖。圖4.3 接收端軟件(run jin)總體設(shè)計(jì)4.3 無線收發(fā)(shuf)模塊(m kui)軟件設(shè)計(jì)4.3.1 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì)在配置發(fā)送模式時(shí)必須先進(jìn)入待機(jī)或掉電模式才能對nRF24L01的寄存器進(jìn)行配置。寄存器的配置主要包括：寫數(shù)據(jù)到FIFO，使能接收通道0自動(dòng)應(yīng)答，使能接收通道0，設(shè)置自動(dòng)重發(fā)延時(shí)等待時(shí)間以及最大自動(dòng)重發(fā)次數(shù)，選擇射頻通道，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)置發(fā)射功率，使能CRC校驗(yàn)等等。整個(gè)發(fā)射過程的流程圖如圖4.4：圖4.4 無線發(fā)射(fsh)模

60、塊工作流程圖4.3.2 無線接收(jishu)模塊軟件設(shè)計(jì)在配置發(fā)送模式時(shí)必須先進(jìn)入待機(jī)或掉電模式才能(cinng)對nRF24L01的寄存器進(jìn)行配置。寄存器的配置主要包括：寫數(shù)據(jù)到FIFO，使能接收通道0自動(dòng)應(yīng)答，使能接收通道0，設(shè)置自動(dòng)重發(fā)延時(shí)等待時(shí)間以及最大自動(dòng)重發(fā)次數(shù)，選擇射頻通道，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)置發(fā)射功率，使能CRC校驗(yàn)等等。整個(gè)發(fā)射過程的程圖如下圖4.5： 圖4.5 無線接收模塊(m kui)工作流程圖4.4 本章(bn zhn)小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)的軟件編程環(huán)境，然后分從數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理模塊軟件設(shè)計(jì)和無線收發(fā)模塊軟件設(shè)計(jì)這三個(gè)大的方面講解了系統(tǒng)