【正文】 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin University of Technology and Education畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)專 業(yè)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一 年 月天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)多傳感器數(shù)據(jù)采集與傳輸電路設(shè)計(jì)Design of A Circuit for Multiple Sensors Data Acquisiton and Transmission專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院201 年 0 月摘 要在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活中，對(duì)溫度和濕度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)具有非常重要的實(shí)際應(yīng)用。人們生活水平的改善和科技的不斷進(jìn)步，無論是農(nóng)業(yè)還是工業(yè)或日常生活中對(duì)溫度和濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)都有越來越高的要求。本課題的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是基于nRF24L01通信模塊的無線多路溫濕度數(shù)據(jù)采集與傳輸電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于特殊環(huán)境或工農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度采集與監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)采用無線通信技術(shù)和無線溫濕度傳感器采集技術(shù)，利用無線數(shù)據(jù)的通信技術(shù)能夠在很大程度上降低空間布線所帶來的施工難度和施工成本。本系統(tǒng)選用STM32單片機(jī)作為主控芯片，系統(tǒng)包括無線數(shù)據(jù)通信模塊，DHT11溫濕度傳感器，LCD液晶顯示模塊，蜂鳴語音報(bào)警模塊，以及模擬繼電器LED指示等外圍電路。系統(tǒng)由主機(jī)從機(jī)從機(jī)的結(jié)構(gòu)體系組成，主機(jī)系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)多個(gè)傳感采樣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯集。傳感器節(jié)點(diǎn)通過從機(jī)將實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)采集到單片機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算再通過nRF24L01模塊發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)接收到從機(jī)的數(shù)據(jù)之后需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和處理，與程序設(shè)定的上限值進(jìn)行比對(duì)，判斷監(jiān)測(cè)傳感節(jié)點(diǎn)的參數(shù)是否達(dá)到預(yù)警值，并對(duì)報(bào)警電路和模擬繼電器模組進(jìn)行相應(yīng)的控制。最后經(jīng)過實(shí)際的軟硬件測(cè)試之后，本作品實(shí)現(xiàn)了STM32單片機(jī)采集多節(jié)點(diǎn)溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，通過nRF24L01模塊及特殊通訊協(xié)議進(jìn)行一定距離的傳輸，最后在主機(jī)的LCD12864液晶上顯示出來的模型。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；nRF24L01；傳感器；主機(jī)；LCD液晶屏ABSTRACTIn the industry, agriculture and life, the monitoring of the temperature and humidity has a very important practical application..The improvement of people39。s living standards and the continuous improvement of technology, whether it is the agricultural or industrial or daily life of the temperature and humidity data monitoring are increasingly high requirements.The basis for the design of the subject is based on nRF24L01 munication module of multichannel wireless temperature and humidity data acquisition and transmission circuit system design, mainly used in special environment or agriculture and industry field of temperature and humidity data acquisition and monitoring.System uses wireless munication technology and wireless temperature and humidity sensor technology, the wireless data munication technology can reduce the wiring space brought about by the construction difficulty and the construction cost in a great extent.The system use STM32 microcontroller as the main control chip. The system prises a wireless data munication module, temperature and humidity sensor DHT11, LCD liquid crystal display module, buzzer voice alarm module, and LED indicator relay simulation and other peripheral circuits.The system consists of a host puter architecture, and the host system can collect data from multiple sensing nodes simultaneously..Sensor nodes through from the machine will be realtime temperature and humidity data acquisition to the microcontroller, after data processing by nRF24L01 module to send to the host host receives the need to deal with the data measured from the data on the machine, and procedures set upper limit value for parison, judgment parameters monitoring sensor node whether it reaches the warning value and the alarm circuit and analog relay module were corresponding control.Finally after the actual hardware and software testing, this work realized STM32 MCU acquisition multi node temperature and humidity sensor data, transmits a certain distance through the nRF24L01 module and special munication protocol, finally in the host LCD12864 liquid crystal display model.Key Words：CPU；nRF24L01；Sensor；Host；LCD screen目 錄第1章 緒論 1 引言 1 課題的研究背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 2第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)功能 3 系統(tǒng)方案 3 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)與選擇 4 溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)與選擇 4 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)與選擇 5 電源的設(shè)計(jì)與選擇 5 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選擇 6 顯示電路設(shè)計(jì)與選擇 6第3章 硬件電路設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)硬件組成 7 CPU主控模塊 7 溫濕度傳感檢測(cè)模塊 8 無線數(shù)據(jù)收發(fā)通訊模塊 9 LCD液晶顯示模塊 11 蜂鳴語音報(bào)警模塊及模擬繼電器LED指示模塊 11 電源驅(qū)動(dòng)模塊 12第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 軟件的總體設(shè)計(jì) 14 發(fā)送部分 14 接收部分 14 部分軟件設(shè)計(jì) 15 傳感節(jié)點(diǎn)溫濕度檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì) 15 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì) 15 無線接收模塊軟件設(shè)計(jì) 16 LCD12864顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 16第5章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 18 調(diào)試步驟 18 測(cè)試數(shù)據(jù)分析 18結(jié) 論 20參考文獻(xiàn) 21附錄A：作品實(shí)物圖 22附錄 B：STM32F103C8T6最小系統(tǒng)原理圖 23附錄 C：無線收發(fā)模塊電路圖及LCD12864電路圖 24附錄 D：主函數(shù)及無線收發(fā)部分程序 25致 謝 34 35天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)201 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論 引言在現(xiàn)代測(cè)量控制系統(tǒng)中，均需要采集被測(cè)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)的采集與處理過程中，往往都需要上位機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或加以統(tǒng)計(jì)。在檢測(cè)點(diǎn)相對(duì)集中的地方，可以采用有線連接的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)與收集。但是在一些特殊的環(huán)境下有線連接卻不能滿足實(shí)際需求。在測(cè)量點(diǎn)相對(duì)分散且分布不均勻的情況下，如果采用個(gè)有線數(shù)據(jù)采集的方式往往需要高昂的工程。例如具有腐蝕性的環(huán)境、無法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施明線安裝或者為了避免危險(xiǎn)等許多特殊條件下，通過有線傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，如通過 CAN 總線、MAX485等方式等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)囊?，如果采用無線數(shù)據(jù)通信的方式就體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)闊o線數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)受到地理環(huán)境、時(shí)間、季節(jié)、氣候等外部條件的限制，具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。 課題的研究背景及意義由于社會(huì)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的需求，采用無線數(shù)據(jù)通訊的方式進(jìn)行傳感監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我們的生活的各個(gè)方面。在一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，工作人員無法長(zhǎng)時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)觀察生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行是否正常，此時(shí)就需要通過采集現(xiàn)場(chǎng)的某些運(yùn)行數(shù)據(jù)并傳輸?shù)揭粋€(gè)相對(duì)較好的操控室，那么就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式的問題。由于車間大、設(shè)備分布不均勻、需要傳輸數(shù)據(jù)較多，若使用有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞叫枰佋O(shè)大量的通訊線，不僅浪費(fèi)資源，占用空間，而且可操作性差，若出現(xiàn)問題或設(shè)備位置變動(dòng)，就會(huì)需要重新布線，操作非常繁瑣，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更加大了生產(chǎn)成本。而且，如果數(shù)據(jù)采集點(diǎn)是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境比較特殊不允許或根本無法鋪設(shè)電纜時(shí)，甚至數(shù)據(jù)無法傳輸，此時(shí)就需要通過無線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，無論是對(duì)溫室大棚內(nèi)不同位置點(diǎn)的溫濕度監(jiān)測(cè)，還是糧倉(cāng)的大范圍監(jiān)測(cè)管理，傳統(tǒng)方法都是通過人工進(jìn)行分區(qū)取樣的方法，不僅工作量非常大，可靠性差，而且溫室大棚或糧倉(cāng)的占地面積大，檢測(cè)位置比較分散，檢測(cè)點(diǎn)較多，使用傳統(tǒng)的方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。在當(dāng)前的先進(jìn)科技水平下，無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展，使得遠(yuǎn)程無線溫濕度采集測(cè)量的方法，不僅測(cè)量精確，而且簡(jiǎn)便易行。在日常生活中，隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的逐步提高，居住環(huán)境也逐漸變得更加智能化。現(xiàn)在很多的家庭都已經(jīng)安裝了室內(nèi)溫濕度采集控制系統(tǒng)，其主要原理就是通過無線通信技術(shù)采集室內(nèi)環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫濕度的情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等安全操作，不僅可以自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，而且能夠更好地改善人們的居