nRF24L01 的无线温湿度检测系统电路及软件设计解析
24L01模块说明
24L01微功率2.4G高速无线收发模块简介一.24L01模块简介★ 2.4G全球开放ISM频段，最大0dBm发射功率。
★ 支持2M的高速数据传输，减少发射时间，降低平均功耗。
★ 125个频点，满足多点通信和跳频通信需要★ 内置2.4G天线，体积小巧，15X34mm 方便集成使用★ 当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了平均功耗。
★ 集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机的I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。
★ 由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。
★ 自动重发功能，自动检查和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制★ 自动存储未收到的应答信号的数据包★ 自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程★ 内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制★ 数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置★ 可同时设置六路接收通道地址，可选择性的打开接收通道★ 标准的2.54mmDIP间距接口，便于嵌入式应用。
★ 提供参考源代码，应用原理图等详细资料，上手快，缩短您的开发时间二.24L01模块的应用1、智能家庭、家居应用和无线传感、安全系统；2、控制处理、无线数据连接、遥测、小型无线网络；3、车辆监控、防盗；机器人控制，飞思卡尔智能车控制4、无线抄表、门禁系统、小区传呼；5、工业数据采集系统、生物信号采集、水文气象监控等；三.24L01模块的技术指标产品型号 24L01工作频率 2400-2525M调制方式 GFSK发射功率 0dBm接收灵敏度 -85dBm@1M -82dBm@2M 工作电压 1.9---3.6V谐波1st<-20dBc ; 2nd<-50dB杂散 <-60dBm发射电流 11 mA @0dBm接收电流 12.3mA用户接口方式 SPI工作温度 -30℃~70℃工作湿度 10%~90%相对湿度，无冷凝外形尺寸 15mm×34mm参考距离 开阔地最远80米四.24L01端口定义及连接示意图1、端口定义2、连接示意图3、SPI接口SPI 接口由SCK , MISO , MOSI及CSN组成在待机或掉电模式下，单片机通过SPI接口配置模块的工作参数，在发射或接收模式下，单片机通过SPI接口发送或接收数据，中断接口IRQ可提供如下几种中断输出（可选）： 数据发射结束TX_DS,数据接收就绪TX_DR，重发此时达到最大MAX_RF具体模块的SPI配置参数及工作时序请参考NORDIC的官方文件。
基于MSP430F169的蔬菜大棚多点无线温湿度检测系统设计
基于MSP430F169的蔬菜大棚多点无线温湿度检测系统设计摘要：针对东北地区冬天蔬菜种植大棚的特点，提出并开发基于超低功耗单片机msp430f169为核心的大棚多点温湿度检测系统。
该系统可以长时间连续地测量、显示、存储和无线传输大棚的环境温湿度信息，同时可进行多点温湿度同时监测。
该设计具有简单实用、测量精度高、系统运行稳定、抗干扰能力强等优点。
关键词：蔬菜大棚；温湿度；无线传输；msp430f169中图分类号：tp274+.2 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）06-1435-04随着国家经济的快速发展，人民的生活水平逐步提高，对蔬菜的需求日益增大；由于受季节的影响，蔬菜随着季节的变化出现波动，尤其是冬天，蔬菜的种类相对单一，温室大棚的出现解决了这一问题。
近年来，温室大棚发展迅速，规模庞大；但由于温室大棚主要靠人工维护，近年来人工成本的提高和规模的扩大加大了管理难度，特殊农作物对温度和湿度的要求很高，温室环境的变化不能及时被发现，单纯的人工管理无法满足需求；此次设计针对大棚内温湿度的检测，开发出了蔬菜大棚多点无线温湿度检测系统，便于实时查看大棚内每个检测点的温湿度数值或查询历史记录。
蔬菜大棚多点无线温湿度检测系统设计运用了2.4g多点无线传输和低功耗技术，因此能够长时间实时反映大棚内各个角落温湿度的变化，为生产提供准确的温湿度信息，便于管理人员实时处理温湿度过高或过低的问题。
1 系统组成及其功能由于蔬菜大棚分布分散、布线供电麻烦、成本高，所以系统设计时采用电池供电方式。
为了能长时间使系统稳定工作，系统中各种器件的功耗、性能都要求很高，因此采用德州仪器的超低功耗msp430系列单片机作为主控制器，以超低功耗的nrf24l01芯片进行2.4g无线数据传输，利用超低功耗数字式温湿度传感器dh80作为温度传感器、湿度传感器[1]。
整个温湿度采集节点休眠时电流为50 μa左右，而平均工作电流为700～800 μa。
nrf24l01工作原理
nrf24l01工作原理
NRF24L01是一种低功耗2.4GHz无线收发模块，工作于
2.4GHz~2.525GHz的ISM频段。
它是由Nordic Semiconductor
公司设计和制造的。
NRF24L01的工作原理如下：
1. 发送与接收：模块既可以作为发送器发送数据，也可以作为接收器接收数据。
发送器和接收器之间通过无线信道进行通信。
2. 通信协议：NRF24L01采用了专有的GFSK调制技术和
2.4GHz无线通信协议。
它支持1Mbps、2Mbps和250kbps的
数据传输速率。
3. 通信距离：NRF24L01的通信距离取决于多个因素，如工作
频率、功率级别、天线设计等。
一般情况下，它可以在室内环境下达到10-30米的通信距离。
4. 工作模式：NRF24L01有两种工作模式：发射模式和接收模式。
在发射模式下，模块将数据发送到接收器。
在接收模式下，模块接收来自发送器的数据。
5. 通信通道和地址：NRF24L01有125个不同的通信通道，可
以在这些通道中选择一个适合的通道进行通信。
另外，可以通过设置6个字节的地址来区别不同的模块。
6. 特点：NRF24L01具有低功耗和快速开启/关闭的特点。
在
不需要通信时，可以将模块设置为睡眠模式以节省能量。
综上所述，NRF24L01是一种通过2.4GHz无线信号进行通信的模块，适用于低功耗的应用场景，如无线传感器网络、遥控器、无线键盘鼠标等。
nrf24l01使用与调试经验总结(包括一收多发)
nrf24l01使用与调试经验总结（包括一收多发--1主机最多6从机）----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------主要特性工作在2.4GHz ISM 频段调制方式：GFSK/FSK数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps超低关断功耗：<0.7uA超低待机功耗：<15uA快速启动时间：<130uS内部集成高PSRR LDO宽电源电压范围：1.9-3.6V数字IO 电压: 3.3V/5V低成本晶振：16MHz±60ppm接收灵敏度：<-83dBm @2MHz最高发射功率：7dBm接收电流（2Mbps）：<15mA发射电流(2Mbps):<12mA（0dBm)10MHz 四线SPI 模块内部集成智能ARQ 基带协议引擎收发数据硬件中断输出支持1bit RSSI 输出极少外围器件,降低系统应用成本QFN20 封装或COB 封装注意：C代表了命令，S表示寄存器值，D表示数据写数据：SPI写命令+寄存器地址----->SPI写入数据读数据：SPI写寄存器地址(可以使用读命令+寄存器地址)----->SPI读取数据不论是读取或者写入数据，甚至是读/写len长度的数据都要先写寄存器地址；总的来说时候就三个模式：1.待机模式（待机模式+掉电省电模式）2.发送模式3.接受模式具体各个模式介绍参考数据手册。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------nrf发送数据是以包来发送。
nRF24L01寄存器地址与说明
nRF24L01寄存器地址与说明nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz～2.5GHzISM频段。
内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式，工作在100mw时电流为160mA，在数据传输方面实现相对WiFi距离更远，但传输数据量不如WiFi（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。
nRF24L01所有的配置字都由配置寄存器来定义，这些配置寄存器可通过SPI口访问。
SPI接口设置SPI接口由SCK，MOSI，MISO及CSN组成。
（1）在配置模式下单片机通过SPI接口配置nRF24L01的工作参数。
（2）在发射或接收模式下单片机SPI接口发送或接收数据。
和SPI接口的指令共有8个，使用每个指令时必须使CSN变低，用完后将其变高。
单片机的控制指令从nRF24L01的MOSI引脚输入，而nRF24L01的状态信息和数据信息是从其MISO引脚输出并送给单片机的。
利用SPI传数时，他是先传低位字节，再传高位字节，并且在传每个字节时是从高位字节传起的。
指令分别是；读寄存器指令，格式是000A AAAA；写寄存器指令，格式是001AAAAA（A AAAA代表寄存器在内存中的地址；读Payload指令；写Payload指令；清发射堆栈指令；清接收堆栈指令；发射数据再利用；空操作。
中断当nRF24L01的中断源（TX_DS，RX_DR，MAX_RT）被置高时（TX_DS为发送成功标志位，RX_DR为接收数据成功标志位，MAX_RT为自动重发超上限标志位），就会使IRQ引脚置低。
可以向状态寄存器写1来清这些中断标志位。
通过设置CONFIG寄存器的某些位来屏蔽掉这些中断源，默认情况下，这三个中断源都是允许的。
基于nRF24L01的多点无线测温系统
基于nRF24L01的多点无线测温系统作者：张军刘筠筠来源：《电子世界》2013年第14期【摘要】在传统的测温系统中通常采用有线方式进行数据传输，这种方式不仅成本高，而且布线繁琐，不利于维护。
基于nRF24L01的多点无线测温系统，用无线的方式代替了传统的有线方式完成对多个测试点温度数据的采集和传输，不仅简化了线路，而且降低了成本。
整个系统由一个主机系统和多个从机系统构成，可以实现对多测试点温度的测量和显示，同时还具有超温报警功能。
【关键词】多点；无线；nRF24L011.引言在现代社会中温度在航空航天、工业自动化、家用电器、环境保护和安全生产等方面都是最基本的监测参数之一，随着科学技术的不断发展，各种监测温度的技术也层出不穷。
传统的数据传输方式通常采用有线通信方式，这种方式需要使用RS-232、CAN总线等，成本较高，布线繁琐，给温度数据采集带来了很大的麻烦。
将单片机和无线通信相结合可以对多点的温度进行检测并显示，提高了被测温度的精度和工作效率，降低了成本[1-2]。
2.硬件电路设计整个系统分为主机系统和从机系统两大部分，从机系统的主要功能是采集温度，并将采集到的数据发送给主机，主机系统的主要功能是接收各从机发送的数据，对数据进行处理并实时显示测量温度。
系统总体框图如图1所示。
图1中从机系统的个数可依据具体情况而定。
由于无线模块nRF24L01有6个数据通道，而每一个数据通道可通过设置寄存器使用不同的地址，所以只要将各从机系统中的nRF24L01设置成不同的地址，在单个主机的情况下主机可以同步接收6个从机发送的数据，实现了点对多通信。
若所需的从机数目超过6个时，则可以采用多点分时发送或者增加主机的方法来实现数据的传送。
主机系统主要包括AT89S52单片机、nRF24L01、显示模块、温度设置、从机选择电路和报警电路五部分。
主机系统框图如图2所示。
主机可以同时接收6路以内从机发送的数据，也可以通过按键选择只接收某一从机监测点发送的数据。
nRF24L01的工作原理
nRF24L01的工作原理nRF24L01是一款低功耗、高性能的2.4GHz无线收发器，常用于无线通信领域。
它采用了射频（RF）技术，可以在2.4GHz频段进行无线通信，并且具有较长的传输距离和低功耗特性。
下面将详细介绍nRF24L01的工作原理。
1. 射频通信原理射频通信是一种通过无线电波进行信息传输的技术。
在射频通信中，发送端将待传输的数据转换为无线电波信号，并通过天线发送出去；接收端的天线接收到信号后，将其转换为数字信号，以供后续处理和解码。
nRF24L01就是基于射频通信原理实现的无线收发器。
2. 工作频率和通道nRF24L01工作在2.4GHz频段，这个频段被分为多个通道，每一个通道的带宽为1MHz。
nRF24L01可以在这些通道中进行切换，以避免与其他设备的干扰。
3. 发送和接收模块nRF24L01包含一个发送模块和一个接收模块。
发送模块负责将待传输的数据转换为无线电波信号并发送出去，而接收模块负责接收无线电波信号并将其转换为数字信号。
4. 发送数据流程发送数据的流程如下：(1) 设置发送地址和接收地址：发送端和接收端需要使用相同的地址才干进行通信。
nRF24L01支持多个地址，可以通过设置寄存器来配置地址。
(2) 设置通信参数：包括通信速率、输出功率等。
nRF24L01支持多种通信速率和功率选择。
(3) 将待发送的数据写入发送缓冲区：nRF24L01有一个发送缓冲区，数据将被存储在其中，等待发送。
(4) 发送数据：nRF24L01将发送缓冲区的数据转换为无线电波信号并发送出去。
(5) 等待发送完成：发送完成后，nRF24L01会发出相应的中断信号，通知主控制器发送完成。
5. 接收数据流程接收数据的流程如下：(1) 设置发送地址和接收地址：发送端和接收端需要使用相同的地址才干进行通信。
nRF24L01支持多个地址，可以通过设置寄存器来配置地址。
(2) 设置通信参数：包括通信速率、输出功率等。
24l01(1)
24L01+超低功耗高性能 2.4GHz GFSK 无线收发芯片主要特性 工作在 2.4GHz ISM 频段 调制方式：GFSK/FSK 数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps 超低关断功耗：<0.7uA 超低待机功耗：<15uA 快速启动时间： <130uS 内部集成高 PSRR LDO 宽电源电压范围：1.9-3.6V 数字 IO 电压: 3.3V/5V 低成本晶振：16MHz±60ppm 接收灵敏度：<-83dBm @2MHz 最高发射功率：7dBm 接收电流（2Mbps） ：<15mA 发射电流(2Mbps):<12mA（0dBm) 10MHz 四线 SPI 模块 内部集成智能 ARQ 基带协议引擎 收发数据硬件中断输出 支持 1bit RSSI 输出 极少外围器件,降低系统应用成本 QFN20 封装或 COB 封装应用范围 无线鼠标、键盘 无线遥控、体感设备 有源 RFID、NFC 智能电网、智能家居 无线音频 无线数据传输模块 低功耗自组网无线传感网节点封装图结构框图24L01+术语缩写术语 ARQ ART ARD BER CE CRC CSN DPL GFSK IRQ ISM LSB Mbps MCU MHz MISO MOSI MSB PA PID PLD RX TX PWR_DWN PWR_UP RF_CH RSSI RX RX_DR SCK SPI TX TX_DS XTAL 描述 Auto Repeat-reQuest Auto ReTransmission Auto Retransmission Delay Bit Error Rate Chip Enable Cyclic Redundancy Check Chip Select Dynamic Payload Length Gaussian Frequency Shift Keying Interrupt Request Industrial-Scientific-Medical Least Significant Bit Megabit per second Micro Controller Unit Mega Hertz Master In Slave Out Master Out Slave In Most Significant Bit Power Amplifier Packet Identity Payload RX TX Power Down Power UP Radio Frequency Channel Received Signal Strength Indicator Receiver Receive Data Ready SPI Clock Serial Peripheral Interface Transmitter Transmit Data Sent Crystal 中文描述 自动重传请求 自动重发 自动重传延迟 误码率 芯片使能 循环冗余校验 片选 动态载波长度 高斯频移键控 中断请求 工业-科学-医学 最低有效位 兆位每秒 微控制器 兆赫兹 主机输入从机输出 主机输出从机输入 最高有效位 功率放大器 数据包识别位 载波 接收端 发射端 掉电 上电 射频通道 信号强度指示器 接收机 接收数据准备就绪 SPI 时钟 串行外设接口 发射机 已发数据 晶体振荡器24L01+目 录1、简介.................................................. 4 2、引脚信息 .............................................. 5 3、工作模式 .............................................. 6 4、寄存器映射表 .......................................... 9 5、主要参数指标 ......................................... 10 6、封装................................................. 12 7、典型应用原理图 ....................................... 14 8、订单信息 ............................................. 17附： 典型配置方案 ....................................... 1924L01+1、简介24L01 是一颗工作在2.4GHz ISM频段，专为低功耗无线场合设计，集成嵌 入式 ARQ 基带协议引擎的无线收发器芯片。
nRF24LE1中文手册
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nRF24LE1 nRF24LU1 模块 多功能编程器 RMB88
低电流消耗，2 Kbps 采样速率下仅 0.1 mA 电压比较器
nRF24LE1 nRF24LU1 模块 多功能编程器 RMB88
nRF24LE1
超低功耗无线片上系统解决方案 产品说明书 V1.6
关键特征
l nRF24L01+2.4 Hz 收发器（250 bps,1 Mbps,2 Mbps 空中速率 l 集成高速单片机（兼容 8051） l 16 kB 片上程序存储器 l 1 kB 片上数据存储器 l 512 字节非易失性数据存储器 l AES 对称加密硬件加速 l 16-32 位乘法除法协处理器 l 6-12 位 ADC l 高灵活性输入输出端口 l 从超低功耗到高效运行的省电模式 l 4*4 mm QFN24 5*5mm QFN32 7*7mm QFN48 封装 l 支持硬件调试器 l 硬件支持固件更新
1 简介
nRF24LE1 是一款高性价比且内置微控制器的智能 2.4GHz 射频收发器家族中的一员。 nRF24LE1 为提供超低功耗无线应用而作了优化。处理器能力，内存，低功耗晶振，实时实 名，计数器，AES 加密加速器，随机数发生器和节电模式的组合为实现射频协议提供了理 想的平台。使用 nRF24LE1 的好处包括严密的协议时序，安全性，低功耗和改善共存的性能。 对于应用层，nRF24LE1 提供了一个丰富的外设包括：SPI，IIC，UART，6 至 12 位 ADC， PWM 和一个用于电压等级系统唤醒的超低功耗模拟比较器。 nRF24LE1 三种封装的差异 超紧凑 4*4mm 24 脚 QFN 封装（7 个通用 IO 引脚），主要用于对大小有严格要求的应用场 合，如 穿戴式运动传感器和手册 5*5mm 32 脚 QFN 封装（15 个通用 IO 引脚）适用于无线鼠标，远程控制和玩具 7*7mm 48 脚 QFN 封装（31 个通用 IO 引脚）为对 I/O 数量要求很高的产品而设计，如无线 键盘
nRF24L01调频技术
nRF24L01点对点跳频技术应用（转载）分类：技术应用关键字：nRF24L01；射频；无线通信；跳频1 nRF24L01概述nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。
内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA;接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。
nRF24L01主要特性如下：GFSK调制：硬件集成OSI链路层;具有自动应答和自动再发射功能;片内自动生成报头和CRC校验码;数据传输率为l Mb/s或2Mb/s;SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s;125个频道：与其他nRF24系列射频器件相兼容;QFN20引脚4 mm×4 mm封装;供电电压为1.9 V～3.6 V。
2 引脚功能及描述nRF24L01的封装及引脚排列如图1所示。
各引脚功能如下：图 （1）CE：使能发射或接收;CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01：IRQ：中断标志位;VDD：电源输入端;VSS：电源地：XC2，XC1：晶体振荡器引脚;VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V;ANT1,ANT2：天线接口;IREF：参考电流输入。
3 工作模式通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表1所示。
模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO寄存器状态 接收模式 1 1 1 -发射模式 1 0 1 数据在TX FIFO 寄存器中发射模式 1 0 1→0 停留在发送模式，直至数据发送完待机模式2 1 0 1 TX FIFO 为空待机模式1 1 - 0 无数据传输掉电 0 - - -表 （1）待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的;待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此没收;待机模式下，所有配置字仍然保留。
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nRF24L01的无线温湿度检测系统电路及软件设计本文提出了一种针对无线数
据传输问题的解决方案,该方案基于nRF24L01来设计无线温度采集系统。该系统
采用低功耗、高性能单片机STC12C5A08S2和温湿度传感器DHT11来构成多点、
实时温湿度监测系统,最后在PC机上完成配置、显示和报警等功能。该系统使用方
便,扩展十分容易,可广泛应用于各种工农业生产和养殖等场合。
0引言
在当今的工农业生产中,需要进行温湿度采集的场合越来越多,准确方便地测量
温度变得至关重要。传统的有线测温方式存在着布线复杂,线路容易老化,线路故障
难以排查,设备重新布局要重新布线等问题。特别是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、接收并对无线采集来的数据通过上位机进行处理,以控制并监测设备的运行
情况,减少不必要的线路设备开支。
1系统组成框图
本文设计的多路无线温湿度检测系统将单片机检测控制系统和射频通信系统相
结合,系统由主机和从机两部分构成,从机负责检测温湿度,并将采集到的数据通过射
频系统发送给主机,主机接收从机发送过来的信号,并通过串口和PC机进行通信,记
录数据。同时可通过PC机设定报警数据上下限。其系统组成框图如图1所示。
图1系统组成框图
2系统硬件电路
系统的温湿度数据采用数字式温湿度传感器DHT11进行数据采集,以51系列
增强型单片机STC12C5A08S2为核心和无线射频nRF2401构成收发电路,从机使用
液晶
LCD1602显示,主机显示则使用LCD12864,整个显示系统可与PC上位机相连
接。
2.1温湿度采集电路设计
DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该传感器应用
专用的数
字模块采集技术和温湿度传感技术,具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
图2所示为其温度采集电路。DHT11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC
测温元件,可与高性能8位单片机相连接。校准系数以程序的形式储存在OTP内存
中,传感器内部在检测信号的过程中可调用这些校准系数。单线制串行接口可使系
统集成变得简易而快捷,而且信号传输距离可达20m以上。当连接线长度短于20m
时,应使用5kΩ上拉电阻,大于20m时,应根据情况使用合适的上拉电阻。
图2温度采集电路
2.2无线发射、接收电路设计
nRF24L01是NORDIC公司生产的一款无线通信芯片,采用FSK调制方式,内部
集成有NORDIC自己的Enhanced Short Burst协议。可以实现点对点或是1对6的
无线通信。无线通信速度可以达到2Mb/s.NORDIC无线发射、接收芯片nRF24L01
的电路原理图如图3所示。
图3无线发射、接收原理图
nRF24L01是单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5GHz的ISM频段,芯片内置频率
合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通
过程序进
行配置。nRF24L01芯片的能耗非常低,以-5dBm的功率发射时,工作电流只有
10.5mA,接收时的工作电流只有18mA,它具有多种低功率工作模式,节能环保,设计方
便。
nRF24L01无线收发模块的各管脚功能如表1所列,图4所示是nRF24L01与单
片机连接时的电路图。
图4无线模块与CPU连接电路图
本无线发射接收模块需要的电源为1.9~3.6V,本系统中采用3.3V直流电源来直
接对无线发射接收模块供电,5V电源经。ASM1117-3.3芯片转换后可得到稳定的直
流电源,其电源转换电路如图5所示。
图5无线模块电源转换电路
2.3串行通信模块
主机单片机接收到nRF24L01的数据后,经MAX232电平转换可实现单片机程
序下载与升级,同时可实现单片机与PC机(上位机的通信,以便将显示数据信息通过
此电路传送到PC机,并存PC机上显示,其串行通信电路如图6所示。
图6MAX232CPE与PC的串口通信电路
3软件设计
3.1下位机软件
本系统使用C语言编程,应根据设计任务的要求确定系统程序的完整结构,尽可
能采用模块化程序设计方法,将任务划分为相对独立的功能模块,明确各模块的功
能、时间顺序和相互关系,系统的软件设计可以分为几个部分,首先是各个模块的底
层驱动程序编写,而后是系统联机调试,最后再编写上位机的系统程序。
主程序是控制和管理的核心,系统上电后,首先进行初始化,系统开始正常运转后,
再进行温、湿度的监测与处理等操作。
3.2上位机软件设计
系统上位机能完成的功能有显示串口号,提示串口是否已被成功打开;同时,上位
机能够与下位机同步显示温度,而且能够实时曲线显示温度;上位机能够设置下限温
湿度和上限温湿度,当高于上限温湿度或低于下限温湿度时,还能够报警。将主机单
片机的控制电路串行接口与电脑串口经过电平转换连接后,选择正确的通信协议,设
置好波特率,即可进行通信。图7所示是上位机操作界面图。
图7上位机操作界面
上位机软件可在PC机上通过VC6.0编写,主要是对MSComm控件及
CserialPort 类进行操作。
首先是串口设置。本系统利用的是CSERIALPORT类中的初始化函数InitPort
(this,nport,nbtl,'N',8,1,m_dwCommEvents,512。其巾nport为串口号,nbtl为波特率,可
利用串口设置对话框中的串口号和波特率两个组合框分别得到初始化函数中的
nport和nbtl.
其次是对温湿度上下限的设置。可利用CSERIALPORT类中的启动串口监测
进程函数Start Monitoring、发送字符串函数WriteToPort以及关闭串口进程
StopMonitoring来进行温度上下限的设置,其信息通过这些函数发送到串口,单片机
从RS232上收到数据后,与自身的温度相比较,再进行相应的处理。
第三是曲线显示。动态曲线显示可利用CHistogram类中的SetRange(200,400,
SetPos(temp函数,SetRange设置上下极限值,SetPos是在图上显示相应的数据点,
temp是从单片机传来的温湿度数据的处理结果,具体的移动曲线可由CHistogram类
中函数实现。
4结论
经测试,在发射接收模块没加天线的情况下,无线发射接收模块在大多数情况下
的数据传输距离在200m左右,发射头发射功率、接收头接收灵敏度等因素可能会影
响传输距离,若外加天线,则会大大增加传输距离。另外,在调试过程中,振荡电阻必须
匹配,否则接收距离会变短甚至无法接收。
本系统的数字信号由单片机采样,基于DHT11的数字温湿度传感器构成的实时
监控系统具有精度高、抗干扰能力强、电路简单等诸多优点。然后利用单片机与
PC机的通信可将数据送到PC机进行数据的存储、后期处理与显示。本系统数据
处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高,可广泛应用于工业控制、仪器、
仪表、农业养殖及智能家居等诸多领
域。