无线温度湿度采集系统的设计

1.4 研究内容
设计以AT89S52基本系统为核心的一套检测系统。由温湿度采集、数据分析、数据处理三个部分。包括单片机系统，复位电路，温度检测，湿度检测，显示部分等模块。
该系统包括了硬件组成和软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温湿度传感器对温湿度进行采集，通过A/D转换器，将模拟信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最为核心的器件是单片机AT89S52，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字温湿度电压值经计算机处理得到相应的温度值和相对湿度值，送到LCD显示器，以数字形式显示测量的温度和湿度。可以直观的看到测量点的温湿度。整个系统的软件编程就是通过c语言程序对单片机AT89S52实现控制功能。再通过nRF905整个发射出去。系统结构紧凑，简单可靠，操作灵活，功能强大，性能价格比高，较好的满足了现代生产和科研的需要。
2.2 无线发射模块的元器件选择
本设计发射模块采用单片射频收发芯片nRF905,该芯片工作于433MHz的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以10dBm 的功率发射时工作电流仅有 30mA，接收时工作电流只有 12.5mA，多种低功率工作模式，待机模式下电流仅为12.5μA，节能设计更方便。其ShockBurst技术可在通讯时自动生成前导码和CRC校验位。nRF905适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、报警及安全系统、家庭自动化、遥感监测。
2.2.1 nRF905主要包括三种接口
（1）模式控制接口
该接口由PWR、TX_EN、TRX_CE组成控制由nRF905组成的高频头的四种工作模式：掉电和SPI编程模式；待机SPI编程模式 ；发射模式；接收模式。
（2）SPI接口
SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参数；在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。
【Key word】AT89S52data processingTemperature humidity
1
1.1 引言
温度湿度在工农业生产中占有很重要的地位，是工农业生产的重要组成数据。温湿度过高会造成粮食发霉长芽，还会引起大棚蔬菜一系列的病害。因此，对其适时准确的测量就显得尤为重要。而一般的测量过程较为复杂繁琐，误差还大。比如现在所使用的水银，酒精温度计进行温度检测和用传统的物理模拟量的方法进行的湿度检测，这些温湿度检测计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。本设计以AT89S52为主要芯片，利用数字式温湿度传感器SHT10采集温湿度，把收集到的数据传给单片机AT89S52，再用无线发射模块nRF905将经过处理的数据发射出去。单片机通过模拟SPI口跟nRF905之间传送数据。同时，nRF905具有接收功能，接收模块的NRF905将接收到的数据传给AT89S52，最后用数字显示屏LCD1602将经过单片机处理后的数据显示出来。单片机体积小，价格低，且稳定性较强，操作灵活简单，误差较小，具有很高的应用价值。
(3）状态输出接口
提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。
表1 nRF905各个引脚的功能及说明
管脚
名称
管脚功能
说明
1
VCC
电源
电源+3.3—3.6V DC
2
TX_EN
数字输入
TX_EN=1 TX模式 TX_EN=0 RX模式
3
TRX_CE
数字输入
使能芯片发射或接收
4
PWR_UP
数字输入
芯片上电
5
uCLK
时钟输出
本模块该引脚废弃不用，向后兼容
6
CD
数字输出
载波检测
7
AM
数字输出
地址匹配
8
DR
数字输出
接收或发射数据完成
9
MISO
SPI接口
SPI输出
10
MOSI
SPI接口
SPI输入
11
SCK
SPI时钟
SPI时钟
1.2 选题背景及意义
温湿度的测量控制在农业生产，工业制造，仓库管理，科学研究等方面都有广泛的应用。然而，温度和湿度却是最不易保障的指标。由于温湿度控制不当，可能会导致无法估计的损失。传统的测量方法是有线测控法，实施起来不仅难度大，成本比较高，系统灵活性较差，而且维护起来也比较困难。针对这一情况，研制可靠且实用的温度和湿度检测与控制系统就显得非常重要。
毕业设计(论文)
题目：
无线温度湿度采集系统的设计
院系：
电气信息工程系
专业：
通信工程
班级：
2009级1班
姓名：
。。。。。。。
学号：
//////////
指导教师：
于京生
2013
年
04
月
16
日
无线温度湿度采集系统的设计
【摘要】随着工业农业等相关产业的不断发展，温度和湿度的测量在实际生活中的应用越来越广泛。如现代温室大棚，酿造酒类，微生物发酵，药物制造等方面均对温度湿度的要求严格。本设计为一个无线温湿度采集系统。以AT89S52为主要芯片，利用数字式温湿度传感器SHT10采集温湿度，把收集到的数据传给单片机AT89S52，再用无线发射模块nRF905将经过处理的数据发射出去。单片机通过模拟SPI口跟nRF905之间传送数据。同时，nRF905具有接收功能，接收模块的nRF905将接收到的数据传给AT89S52，最后用数字显示屏LCD1602将经过单片机处理后的数据显示出来。
数字式传感器SHT10是sensiron公司生产的智能化温湿度传感器。体积与火柴头大小相似。不仅能够测量温度，还能同时测量相对湿度。所以能把SHT10作为温湿度检测的一个整体。SHT10作为典型的温湿度传感器，在测量过程中可对相对温湿度进行自动校准，准确的测量温湿度。产品互换性好，相应速度快，抗干扰性强。
由上可知，SHT10与温湿敏元件的温湿度测量相比，数字温湿度传感器低成本，内部集成复杂，在测量过程中可对相对温湿度进行自动校准，准确的测量温湿度。而且能够提供数字输出，简化外部测量电路，精度高，适用广泛的测量范围，并且本设计的温湿度检测系统相适合。因此，选择温度湿度传感器SHT10作为此次设计中的测量元件。
1.3 国内外现状及发展趋势
随着科技的飞速发展和普及，高性能设备也越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。 传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下，还浪费大量人才资源及财力资源，而且缺乏科学性，许多重大事故都是因为人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而无线监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。它的工作步骤如下：感应环境温湿度；单片机判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，实行措施进行调节；判断异常是否超过预设时间，若超过预设时间，则输出异常信号报警；判断异常是否处理完毕，若处理完毕，解除报警。这样就可以利用控制器对机房温湿度进行监控，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义
如今，随着科技的进步，无线通信技术日趋成熟，如果将无线通信技术应用到温湿度的测量系统中，通过无线传输将传感器收集到的温湿度信息传送到控制显示终端，这样设计系统具有结构简单，采样点可灵活设置，系统适应性强等特点。符合向智能化，小型化方向的发展。另外此系统不需要A/D转换器将电信号转换成数字信号，而使用SHT10直接得到数字量，减去了不必要的麻烦。由此为出发点，根据自己所学的专业知识，用新型智能温度传感器SHT10，无线发射模块nRF905,单片机AT89S52，数字液晶显示器件LCD1602等主要元件设计这套无线温度湿度采集系统。
【关键词】AT89S52数据处理温度湿度
Design ofwireless temperature humidity acquisition system
【Abstract】With the continuous development of industry and agriculture and related industries, the temperature and humidity measurement used more and more widely in the practical life. Such as modern greenhouses, brewing wine, microbial fermentation, so on drugs manufacture of temperature humidity requirements strictly. Therefore, to design a wireless temperature and humidity acquisition system. AT89S52 as the main chip, using digital temperature and humidity sensor SHT10to collect temperature and humidity.Pass the collected data to MCU AT89S52, reoccupy nRF905 wireless transmitting module data will be processed. Single chip microcomputer simulation SPI mouth to transmit data between nRF905. NRF905, meanwhile, has the function of receceives the data to AT89S52 devices, with digital display LCD1602 will finally after dealing with the single chip microcomputer of data displayed.