nRF24L01 的无线温湿度检测系统电路及软件设计
温湿度检测仪的设计报告
报告成绩电子电路综合实验设计报告设计题目：温湿度检测仪的设计学生姓名：学号：专业年级：指导教师：起止日期：2016年5月—2016年6月电气与信息工程学院2016年6月19日目录1 目的与意义---------------------------------------------------------------------------------------------- 12 设计要求------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 方案设计------------------------------------------------------------------------------------------------- 13.1 方案一-------------------------------------------------------------------------------------------- 13.2 方案二------------------------------------------------------------------------------------------ 24 系统硬件设计------------------------------------------------------------------------------------------- 24.1 STC89C52主控电路--------------------------------------------------------------------------- 34.2 DTH11温湿度检测电路 ---------------------------------------------------------------------- 44.3 LCD1602液晶屏显示电路 ------------------------------------------------------------------- 55 系统软件设计------------------------------------------------------------------------------------------- 65.1 主程序程序流程图 ---------------------------------------------------------------------------- 65.2 温湿度检测程序 ------------------------------------------------------------------------------- 25.3 LCD1206显示程序 ---------------------------------------------------------------------------- 96 系统测试结果与分析-------------------------------------------------------------------------------- 116.1系统测试结果 -------------------------------------------------------------------------------- 116.2 系统结果分析 -------------------------------------------------------------------------------- 117 总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 11附录 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12附录A 系统实物图 ----------------------------------------------------------------------------- 12附录B 系统主程序 ------------------------------------------------------------------------------ 121 目的与意义温湿检测在仓库管理、生产制造、气象观测、科学研究、国防军事以及日常生活中有广泛的应用，传统的模拟式温湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复度、互换性、一致性等方面往往不尽人意。
单片机毕业设计
基于2.4G射频的汽车防盗报警系统设计摘要：汽车成为很多人不可缺少的交通工具，现在汽车被盗的现象很多，盗贼的手法也层出不穷。
为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、各种结构的防盗器，但汽车被盗还是非常严重。
基于此现象，本次设计采用以单片微机8051为核心设计的汽车防盗报警系统，该系统主要使用无线收发一体射频模块nRF24L01、温度传感器、单片机、显示报警电路。
本系统通过温度传感器测量发动机表面温度，然后把信号输入到单片机，单片机根据检测电路输出的温度与设定温度值的比对决定是否启动继电器亮灯，从无线收发模块发射无线电信号，在接收板的显示屏上显示出当前温度，从而判读汽车是否被启动，实现系统的报警功能。
设计了低功耗采集电路，该系统使用方便，扩展十分容易。
关键词：STC89C52 温度传感器 nRF24L01Based on the 2.4 G car security alarm systemdesignAbstract: the become a lot of people do not lack of transportation, now the phenomenon of the car was stolen a lot, rogue technique also emerge in endlessly. To deal with the escalating auto theft means, people developed all kinds of ways, all kinds of structure of the devices, but the car was stolen or very serious. Based on this phenomenon, this design USES the single chip microcomputer 8051 to design as the core of guard against theft alarm system, this system mainly use wireless transceiver module, rf one nRF24L01 temperature sensors, SCM, display alarming circuit. The system through the temperature sensor measuring engine surface temperature, then the signal is input to a single-chip microcomputer, SCM according to the test circuit output temperature and the temperature setting than to decide whether starter relay light, from wireless transceiver module launch radio signals, the receiver display shows that thecurrent temperature, and thereby reading if the car was launched, the system of alarm function. Design the low consumption acquisition circuit, this system is easy to use, expand very easy.Key words: STC89C52 temperature sensor nRF24L01目录1.绪论 (4)1.1课题的背景与意义 (5)1.2系统功能及目的 (5)2.方案论证 (6)2.1 系统总体方案论证 (6)3.元器件选择 (7)3.1温度传感器部分 (7)3.2 单片机的选择 (7)3.3 显示器件的选择 (8)4.系统的硬件电路设计 (10)4.1系统总体电路设计 (10)4.2单片机主控制电路设计 (11)4.2.1 STC89C52简介 (11)4.2.2STC89C52引脚说明 (12)4.3 LCD显示电路设计 (14)4.3.1 字符型液晶显示模块 (14)4.3.2 字符型液晶显示模块引脚 (15)4.3.3 字符型液晶显示模块内部结构 (15)4.4温度传感器DS18B20电路设计 (16)4.4.1 DS18B20简介 (16)4.4.2 电路设计 (18)4.5无线收发模块 (18)4.5.1 简介 (18)4.5.2 nRF24L01概述 (19)4.5.3 引脚功能及描述 (19)4.5.4 工作模式 (20)4.5.5 工作原理 (21)4.6 电源设计电路 (21)5.系统软件设计 (23)5.1无线发射模块软件设计 (23)5.2 接收端软件设计 (24)6.总结 (26)6.1调试总结 (26)6.2心得体会 (26)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)1.绪论1.1课题的背景与意义近些年来，随着社会经济的发展以及工业发展的突飞猛进，人民生活水平也有了显著提高，世界的距离也在不断缩小，随着交通日益发达，越来越多的汽车进入了人们的日常生活，随着科学技术的发展，汽车偷窃技术越来越高，令人们防不胜防，已对全世界造成极大的危害，汽车防盗问题也成了一个不容忽视的问题，无论是对汽车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值，如何制定出更为严范的法规，开发出更为有效的汽车防盗装置，减少车主的损失是今后人们现就的重要课题。
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。
基于单片机的温湿度监测系统设计
基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中，对环境温湿度的准确监测具有重要意义。
温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。
因此，设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。
本设计基于单片机，旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。
二、系统总体设计方案（一）系统功能需求本系统需要实现以下功能：1、实时采集环境温湿度数据。
2、对采集到的数据进行处理和分析。
3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。
4、具备数据存储功能，以便后续查询和分析。
5、当温湿度超出设定范围时，能够发出报警信号。
（二）系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。
传感器模块负责采集温湿度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机对接收的数据进行处理和分析，然后将结果发送给显示模块进行显示，同时将数据存储到存储模块中。
当温湿度超出设定范围时，单片机控制报警模块发出报警信号。
三、硬件设计（一）传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点，能够满足本系统的设计要求。
（二）单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。
它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性，能够有效地处理和控制整个系统的运行。
（三）显示模块采用液晶显示屏 1602，它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。
（四）存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块，用于存储温湿度数据，方便后续查询和分析。
（五）报警模块使用蜂鸣器作为报警装置，当温湿度超出设定范围时，单片机控制蜂鸣器发出报警声音。
四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后，系统进入循环，不断读取传感器采集到的温湿度数据，并进行处理和分析。
多传感器数据采集与传输电路设计毕业设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕业设计专业：班级学号：学生姓名：指导教师：二〇一年月天津职业技术师范大学本科生毕业设计多传感器数据采集与传输电路设计Design of A Circuit for Multiple Sensors Data Acquisiton and Transmission专业班级：学生姓名：指导教师：学院：自动化与电气工程学院201 年0 月摘要在工业、农业和生活中，对温度和湿度数据的监测具有非常重要的实际应用。
人们生活水平的改善和科技的不断进步，无论是农业还是工业或日常生活中对温度和湿度数据监测都有越来越高的要求。
本课题的设计基础是基于nRF24L01通信模块的无线多路温湿度数据采集与传输电路系统的设计，主要应用于特殊环境或工农业现场的温湿度采集与监测。
系统采用无线通信技术和无线温湿度传感器采集技术，利用无线数据的通信技术能够在很大程度上降低空间布线所带来的施工难度和施工成本。
本系统选用STM32单片机作为主控芯片，系统包括无线数据通信模块，DHT11温湿度传感器，LCD液晶显示模块，蜂鸣语音报警模块，以及模拟继电器LED指示等外围电路。
系统由主机-从机-从机的结构体系组成，主机系统可同时对多个传感采样节点进行数据的汇集。
传感器节点通过从机将实时温湿度数据采集到单片机，经过数据运算再通过nRF24L01模块发送给主机，主机接收到从机的数据之后需要对数据进行测量和处理，与程序设定的上限值进行比对，判断监测传感节点的参数是否达到预警值，并对报警电路和模拟继电器模组进行相应的控制。
最后经过实际的软硬件测试之后，本作品实现了STM32单片机采集多节点温湿度传感器数据，通过nRF24L01模块及特殊通讯协议进行一定距离的传输，最后在主机的LCD12864液晶上显示出来的模型。
nRF24L01的工作原理
nRF24L01的工作原理nRF24L01是一种低功耗2.4GHz无线收发器，广泛应用于物联网、传感器网络和无线通信系统等领域。
它采用射频（RF）技术，能够在无线环境中实现高速数据传输和可靠的通信连接。
本文将详细介绍nRF24L01的工作原理，包括其硬件结构、通信协议和工作模式等。
一、硬件结构nRF24L01由射频前端、基带处理器和外围电路组成。
射频前端包括功率放大器、低噪声放大器和射频开关等，用于接收和发送无线信号。
基带处理器负责信号调制、解调和协议处理等功能。
外围电路包括晶振、电源管理和SPI接口等，用于提供稳定的时钟和电源，并与主控设备进行通信。
二、通信协议nRF24L01使用2.4GHz的ISM频段，采用射频通信协议来实现数据传输。
它支持多种通信模式，包括点对点模式、广播模式和多点模式等。
在点对点模式下，一个nRF24L01作为发送器，另一个nRF24L01作为接收器，它们之间通过射频信道进行数据交换。
在广播模式下，一个nRF24L01可以同时向多个接收器发送数据。
在多点模式下，多个nRF24L01可以互相通信，形成一个网络。
nRF24L01使用GFSK调制和解调技术，通过改变载波频率的相位和幅度来传输数字信号。
它还使用自适应频率跳频技术，可以在不同的射频信道上工作，以避免干扰和提高通信质量。
此外，nRF24L01还支持数据包重传、自动应答和信道切换等功能，以提高通信的可靠性和稳定性。
三、工作模式nRF24L01有两种工作模式：发送模式和接收模式。
在发送模式下，nRF24L01将待发送的数据加载到发送缓冲区，并通过射频信道发送给接收器。
在接收模式下，nRF24L01监听射频信道，接收来自发送器的数据，并将其存储在接收缓冲区中。
发送器和接收器之间通过射频信道进行双向通信，以实现数据的传输和交换。
nRF24L01还支持睡眠模式和待机模式，以降低功耗。
在睡眠模式下，nRF24L01关闭大部分电路，只保持少量的关键电路运行，以便快速唤醒和恢复正常工作。
基于NB-IoT的环境温湿度监测系统设计
基于NB-IoT的环境温湿度监测系统设计随着物联网技术的不断发展，各种基于物联网的监测系统已经广泛应用在各个领域。
基于NB-IoT的环境温湿度监测系统是一种具有很大市场需求和应用前景的系统。
NB-IoT 是一种低功耗广域网技术，能够实现低成本、低功耗、远距离的数据传输，非常适合用于环境监测系统。
本文将从系统设计原理、技术方案、应用场景等方面进行探讨，解释基于NB-IoT的环境温湿度监测系统的设计和应用。
一、系统设计原理基于NB-IoT的环境温湿度监测系统是由传感器、控制器、通信模块、服务器平台等组成的，其设计原理主要包括传感器采集环境数据、控制器处理数据、通信模块传输数据、服务器平台接收和存储数据等。
1. 传感器采集环境数据传感器是环境温湿度监测系统的核心部件，其作用是采集环境中的温度和湿度数据。
基于NB-IoT的环境温湿度监测系统通常使用数字温湿度传感器来获取环境数据，传感器可以根据环境的温度和湿度变化实时采集数据，并将数据通过控制器发送到服务器平台进行处理和存储。
2. 控制器处理数据控制器是传感器采集的数据的处理中心，其作用是接收传感器采集的数据，并进行数据处理和存储，然后通过通信模块将数据传输到服务器平台。
控制器通常采用嵌入式处理器，具有低功耗、小体积、高性能等特点，能够满足系统对数据处理和传输的要求。
3. 通信模块传输数据4. 服务器平台接收和存储数据服务器平台是环境温湿度监测系统的数据存储和处理中心，其作用是接收来自通信模块传输的数据，并进行存储和处理。
服务器平台通常采用云计算技术，能够实现数据的实时存储和远程访问，为系统的数据管理和应用提供支持。
二、技术方案基于NB-IoT的环境温湿度监测系统的技术方案主要包括传感器选择、控制器设计、通信模块配置、服务器平台建设等方面。
1. 传感器选择传感器的选择是环境温湿度监测系统的关键环节，其性能直接影响系统的数据采集精度和稳定性。
在选择传感器时，需要考虑传感器的精度、灵敏度、功耗等指标，以确保传感器能够满足系统对环境数据采集和传输的要求。
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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EnhancedShortBurst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
StartMonitoring、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