基于nRF905和DHT11的无线温湿度采集器

２０１２年第８期　文章编粤：１００９—２５５２｛２０１２）０８—０１９３—０３　中图分类号：ＴＰ３９１．４　文献标识码：Ａ　

基于ｎＲＦ９０５和ＤＨＴ１　１的无线温湿度采集器　

杜宇芳　（黑龙江省电子信息产品监督检验院，哈尔滨１５００９０）　摘要：以集成温湿度传感器ＤＨＴ１１作检测部件，以ｎＲＦ９０５为核心设计无线数据传输模块，　以ＡＴ８９Ｓ５２为信息处理核心，形成无线温湿度采集器，系统成本低廉，性能可靠，可实现仓库、　图书馆、机房等环境的温湿度监测。　关键词：ｎＲ　０５；ＤＨＴ１１；ＡＴ８９Ｓ５２；温湿度　ｎＲＦ９０５＆ＤＨＴ　１　１　ｂａｓｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｌｏｇｇｅｒ　ＤＵ　Ｙｕ．ｆａｎｇ　（Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００９０，Ｃｈ￣ｎｆｉ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ＤＨＴ１　１．ｎＲＦ９０５　ａｎｄ　Ａ　ｒ８９Ｓ５２．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＨＴ１　ｌ　ａｃｔｓ　ａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐａｒｔ．Ｔｈｅ　ｎｕｃｌｅｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　ｉｓ　ｎＲＦ９０５．ＡＴ８９Ｓ５２　ａｃｔｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃｈｅａｐ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｉｎ　ｏｃｃａｓｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｗａｒｅｈｏｕｓｅ，ｌｉｂｒａｒｙ，ｍａｃｈｉｎｅ　ｒＯＯｍ　ｅｔｃ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎＲＦ９０５；ＤＨＴ１ｌ；ＡＴ８９Ｓ５２；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＆ｈｕｍｉｄｉｔｙ　

０　引言　温湿度信号与人们的工作、生活关系密切，很多　场合（如温室、粮仓等）需要对这两种信号进行监　测。传统的监测手段大多采用有线通信方式，形成　现场总线或集散控制系统，这种方式需要大量布线，　繁琐且维护麻烦。随着无线技术的发展，采用无线　方式构成监测系统，则具有布线简便、成本低廉等优　势，可有效实现现场信号的采集。基于此，本文提出　

一种基于ｎＲＦ９０５无线芯片及ＤＨＴ１　１温湿度采集模　块的无线温湿度数据采集器。　１　系统构成　采集器结构如图１所示。由两部分组成，发送　部分位于现场，接收部分位于监测中心。发送部分　由ＤＨＴ１１集成温湿度传感器，微控制器，ＮＲＦｇ０５及　显示部分组成，接收部分由微处理器、ｎＲＦ９０５，　ＭＡＸ２３２组成。　

图１采集器结构　在发送终端，ＤＨＴ１　ｌ采集现场温湿度信号，将　铡得信号传送给微处理器，本系统中微处理器采用　ＡＴ８９Ｓ５２，ＡＴ８９￥５２一方面将收到的温湿度信号传　送给显示器，另一方面送给无线发送器件ＮＲＦ９０５。　发送终端电路图如图２所示。在接收终端，通过无　

线收发器件ｎＲＦ９０５接收现场送来的信号后，通过　微处理器的处理后，通过ＭＡＸ２３２把信号传输给上　

收稿日期：２０１２—０３—２９　作者简介：杜宇芳（１９６９一）。男，本科．高级工程师，研究方向为电　子信息产品检测、电子医疗器械检测及智能建筑工程检　测等。　

・———１９３－・－——　位ＰＣ机进行进一步的处理。　２　系统硬件　２．１　ＤＨＴＩｌ与ＡＴ８９Ｓ５２的连接电路　ＤＨＴ１１数字温湿度传感器是一款含有已校准　数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的　数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具　有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包含　

一个电容式感湿元件和一个ＮＴＣ测温元件，并与高　性能８位单片机相连接。每个ＤＨＴ１　１都在极为精　确的湿度校验室进行校准。校准系数以程序的形式　储存的ＯＴＰ内在中，传感器内部在检测信号的处理　过程中要调用这些校准系数。　ＤＨＴ１１为单总线接口的部件，具有４针引脚，　电源ＶＣＣ，地ＧＮＤ，数据端ＤＡＴＡ，空端ＮＣ。ＤＡＴＡ　用于微处理器与ＤＨＴ１１之间的通讯和同步，一次通　讯时间５ｍｓ左右。图２中，ＤＨＴ１１的ＤＡＴＡ端与　ＡＴ８０Ｃ５１的Ｐ２．０端连接。　

２．２　ＮＲＦ９０５与ＡＴ８９Ｓ５２的连接电路　ＮＲＦ９０５是Ｎｏｒｄｉｃ公司推出的一款无线收发芯　片，工作在４３３／８６８／９１５ＭＨｚ的ＩＳＭ（工业、科学和　医学）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，数据的曼彻斯特编码／解码由　硬件完成，无需用户干预，非常方便。工作电压　１．９Ｖ～３．６Ｖ，ＳｈｏｃｋＢｕｒｓｔ工作模式自动产生前导码　和ＣＲＣ，可以很容易地通过ＳＰＩ接口进行编程配置，　电流消耗很低，在发射功率为一１０ｄＢ时，发射电流　为１ｌｍＡ，接收电流为１２．５ｍＡ，进入ＰＯＷＥＲＤＯＷＮ　模式可以很容易实现节电。　本采集器中，发送部分与接收部分的ＮＲＦ９０５　与Ａ　９Ｓ５２的连接电路相同，连接图如图２所示。　ＮＲＦ９０５的ＴＸ＿ＥＮ、ＰＷＲ—ＵＰ、ＣＤ、ＣＳＮ、ＡＭ、ＭＯＳＩ、　ＭＩＳＯ、ＳＣＫ、ＤＲ、ＴＲＸ—ＣＥ分另４与ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ１．０一　

Ｐ１．７、Ｐ３．３、Ｐ３．２相连。　

图２发送终端电路　２．３　ＭＡＸ２３２与ＡＴ８９￥５２接口电路　单片机需要通过串行接口来实现与上位ＰＣ机　的通信，但由于单片机采用ＴＴＬ电平标准，而ＰＣ串　口采用ＲＳ一２３２Ｃ标准的串行接口标准，因此在两　者之间须通过一个电平转换接口芯片以实现两者之　间的电平匹配。ＭＡＸ２３２就是这样的电平转换　芯片。　ＭＡＸ２３２与ＡＴ８９Ｓ５２的电路连接如图３所示。　・－－——１９４・・－——　图中ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ３．Ｏ（ａＸＤ）和Ｐ３．１（ＴＸＤ）分别与　ＭＡＸ２３２的Ｒ２ＯＵＴ和Ｔ２ＩＮ连接。　系统中还有显示电路，电压转换电路。显示电　路采用ＤＳ１６０２显示模块，由于ｎＲＦ９０５工作电压为　３．３Ｖ左右，而控制器ＡＴ８９Ｓ５２的电压标准为５Ｖ采　用ＡＳＭ１１１７芯片实现５Ｖ到３．３Ｖ的转换，以供给　ｎＲＦ９０５工作电源。这两部分电路在这里就不再赘　述了。　ＡＴ８９Ｓ５２　ｌ　一会Ｍ＿　面　ｄｑ　萄　Ｌ—　一Ｐ１．　Ｐ０１５／￣　Ｄ　１…’　…一…　…　｝ＲＳ１＂Ｐ０ｏ７／ＡＤ７　

ｌＲｌ臣　一　：　札　Ｉ…　氟藓　坠盟　ｒ／　ｉ眩　——　Ｐ３．４／Ｔ０　Ｐ２．６／Ａ１４　Ｃｌ２—　Ｐ３．５／Ｔ１　Ｐ２．５／ＡＩ３　广＿｛卜＿－—ｔ＿——１—　Ｐ３．６，ｗＲ　ｄ２　Ｊ　嗍　誉　毯　

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图３　ＡＴ８９Ｓ５２与ＭＡＸ２３２连接示意图　３　系统软件　发送部分和接收部分主程序框图如图４所示。　开始　●　系统初始化　Ｉ　ｎＲＦ９０５初始化　Ｉ　ｎＲＦ９０５寄存器配置｝　

｝．＿———一　接收数据　ｌ　发送到串口　

（ａ）发送部分流程　（ｂ）接收部分流程　图４发送与接收部分主程序　发送部分通过ＤＨＴ１１测取温湿度数据，经　ｎＲＦ９０５无线发送到接收部分。而接收部分，则通过　ｎＲＦ９０５接收数据，再将反映温湿度的信号发送给　主机。　图５为ＤＨＴ１　１读取温湿度信号的流程图。　

开始　

主机发出开始信号　ＤＨＴ１　ｌ切换到高速模式响应　ＤＨＴ１　ｌ读取温湿度　总线拉准备发送数据　发送温湿度数据　切换到低速模式等待主机信号　

图５　ＤＨＴ１１读取温湿度信号流程　ＤＨＴ１　１与微处理器之间的通讯与两步，采用单　总线数据格式。用户主机（ＭＣＵ）发送一次开始信　

号后，ＤＨＴ１　１从低功耗模式转换到高速模式，等待　主机开始信号结束后，ＤＨＴ１１发送响应信号，送出　４０ｈｉｔ的数据（包括１６ｂｉｔ湿度数据＋１６ｂｉｔ温度数据　＋８ｂｉｔ校验和，高位先出），并触发一次信号采集。　空闲时总线为高电平，通讯开始时主机（ＭＣＵ）拉低　５００１￣ｓ后释放产品线，延时２０ｔ￣ｓ～４０　ｓ后主机开始　检测ＤＨＴ１　１的响应信号，ＤＨＴ１　１的响应信号是一个　８Ｏ　ｓ左右的低电平，随后ＤＨＴ１１在拉高总线８０ｐ，ｓ　左右代表即将进入数据传送。每１ｂｉｔ数据都是由一　个低电平时隙和一个高电平组成。低电平时隙就是　

一个５０ｐ．ｓ左右的低电平，它代表数据位的起始，其　后的高电平的长度决定数据位所代表的数值，较长　的高电平代表１，较短的高电平代表０。共４０ｂｉｔ数　据，当最后一ｂｉｔ数据传送完毕后，从机将再次拉低　５０ｐ，ｓ左右，随后释放总线，由上拉电阻拉高。　图６为ｎＲ　０５发送和接收数据的流程图。　

图５　ｎＲＦｇ０５发送和接收数据流程　４　结束语　采集器采用集成温湿度传感器ＤＨＴ１　１和无线射　频芯片ｎＲＦ９０５，大大简化系统的软硬件设计，减小了　体积，提高了工作可靠性，是一种比较实用的低成本　无线通信设备，可适用于粮仓、图书馆、机房等场合。　参考文献：　［１］ＤＨＴＩ１数字温湿度传感器的原理和应用范例［ｒ．ａ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／　ｗＷＷ・ａｏｆｏｎ昏ｃｏｒｎ・　［２］侯海岭，姚年春．无线收发芯片ｎＲＦ９０５的原理及其在单片机系　

统中的应用［Ｊ］．仪器仪表用户，２００６，１３（３）．　［３］胡汉才．单片机原理及其接口技术［Ｊ］．北京：清华大学出版社，　２００４．　责任编辑：张禹　

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