【正文】 基于nRF24L01模塊的無線通信系 統(tǒng) 設(shè)計(jì)摘要溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。在工業(yè)、醫(yī)療、軍事和生活等許多地方，都需要用到測(cè)溫裝置來檢測(cè)溫度。傳統(tǒng)直接布線測(cè)量不滿足要求，特別是在某些環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境和戶外環(huán)境，通過直接布線測(cè)量不現(xiàn)實(shí)。因此采用無線傳輸溫度檢測(cè)尤為必要。目前有些設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)無線溫度采集，但價(jià)格過高是其最大的缺點(diǎn)。在實(shí)際溫度控制過程中既要求系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性又需要降低功耗。因此設(shè)計(jì)一種低功耗的無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)很有意義。本文提出一種采用單片機(jī)AT89S52控制DS18B20實(shí)現(xiàn)的無線溫度測(cè)量系統(tǒng)。通過簡(jiǎn)單的無線通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)可靠性與功耗平衡，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)，能夠同時(shí)進(jìn)行溫度檢測(cè)，是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的無線溫度檢測(cè)系統(tǒng)。低功耗、實(shí)時(shí)性的無線溫度檢測(cè)是該設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)。無線傳輸采用nRF24L01模塊傳輸。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，功耗較低，成本低，是一種無線傳感器的解決方案。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89S52 無線傳輸 nRF24l01 DS18B20AbstractTemperature is a very important parameters. In the industrial, medical and military and life and many other place, it needs to use the temperature measurement device to detect temperature. The traditional direct measurement wiring does not meet the requirements, especially in some environmental bad industrial environment and outdoor environment, through the direct wiring measurement is not practical. So using wireless transmission temperature testing is necessary. At present some design can realize the wireless temperature gathering, but the price is too high, its biggest weakness. In the actual temperature control process requires both system has stability, realtime and the need to reduce power consumption. So the design of a kind of low power consumption wireless temperature detection system is very meaningful. This paper presents a USES the monolithic integrated circuit AT89S52 control DS18B20 of the realization of the wireless temperature measuring system. Through the simple wireless munication protocol, realize the reliability and power balance, the system can realize to the temperature detection, can simultaneously determine the temperature, can be realized the wireless remote control temperature detection system. Low power consumption, realtime wireless temperature detection is the biggest characteristic of the design. Wireless transmission using nRF24L01 module transmission. The system structure is simple, reliable, low power consumption, low cost, it is a kind of wireless sensor solutions. Key word: MCU AT89S52 wireless transmission nRF24l01 DS18B20 目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11 系統(tǒng)方案分析與選擇論證 3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3 主控芯片方案 3 無線通信模塊方案 3 溫度傳感方案 4 顯示模塊方案 4 單片機(jī)與PC機(jī)通信模塊 5 系統(tǒng)最終方案 52 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計(jì) 7 AT89S52 7 單片機(jī)控制模塊 11 nRF24L01無線模塊 12 nRF24L01芯片概述 12 引腳功能及描述 12 工作模式 13 工作原理 14 配置字 15 nRF24L01模塊原理圖 17 溫度傳感器 DS18B20 17 DS18B20管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 18 DS18B20的工作原理 20 DS18B20的硬件設(shè)計(jì) 22 顯示模塊 23 接收端顯示模塊 23 發(fā)送端顯示模塊 24 報(bào)警電路 25 接收端與PC機(jī)通信 25 電源電路設(shè)計(jì) 26 其他外圍電路 273 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 28 發(fā)送端軟件設(shè)計(jì) 28 接收端軟件設(shè)計(jì) 294 系統(tǒng)仿真 30 電源電路的仿真 30 +5V電源電路仿真 30 發(fā)送端溫度采集與顯示仿真 30 接收端LCD1602顯示溫度仿真 315 硬件電路板設(shè)計(jì) 33 系統(tǒng)硬件原理圖 33 發(fā)送端原理圖 33 接收端原理圖 34 系統(tǒng)PCB圖 36 發(fā)送端PCB圖 36 接收端PCB圖 37 硬件制作 37 硬件調(diào)試 39 硬件調(diào)試結(jié)果 396 nRF24L01應(yīng)用于無線組網(wǎng) 41 無線組網(wǎng)的意義及研究?jī)r(jià)值 41 通信模型及協(xié)議設(shè)計(jì) 41總結(jié) 43致謝 45參考文獻(xiàn) 46前言隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無線通信進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活各個(gè)方面。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室內(nèi)，這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問題。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長(zhǎng)的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無法鋪設(shè)電纜時(shí)，數(shù)據(jù)甚至無法傳輸，此時(shí)便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測(cè)，還是糧倉的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測(cè)目標(biāo)分散，測(cè)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。當(dāng)前的科技水平下，無線通信技術(shù)的發(fā)展使得溫度采集測(cè)量精確，簡(jiǎn)便易行。在日常生活中，隨著人們生活水平的提高，居住條件也逐漸變得智能化。如今很多家庭都會(huì)安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。以上只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子，在現(xiàn)實(shí)生活中，這種無線溫度采集系統(tǒng)已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事國(guó)防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類似于這種溫度采集系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。凡是布線繁雜或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過無線方案來解決。為此，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信，這樣的研究也變得更加有意義了。，由AT89S52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信。該接口設(shè)計(jì)具有成本低、傳輸速率高、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)有發(fā)送和接收二部分，通過NRF24L01無線數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送部分以單片機(jī)AT89S52為核心，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度并通過nRF24l01將采集的溫度無線傳送給接收部分，然后在L