【正文】 TX_OK) //發(fā)送完成 { return TX_OK。 //啟動發(fā)送 while(NRF24L01_IRQ==1)。 ctrlen。ctrlen。 //使能 SPI 傳輸 SPI_SendByte(reg)。 } } } //SPI 寫寄存器， reg:指定寄存器地址， value:寫入的值 u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 reg,u8 value) { u8 status。i7。 //看門狗定時器初始化 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) == 0)。 GPIO_Configuration()。 //關閉定時器 SysTickVAL=0x00。 if(dly0xFFFFFF) dly=0xFFFFFF。 void NVIC_Configuration(void)。 u8 rx_buf[13]={0}。 當然 在 整個系統的設計和制作過程中，遇到過很多很多的技術性難題，特別是在通過單片機控制 nRF24L01 模塊進行數據發(fā)送和接收的過程及程序編寫都非常的復雜，并且這方面的資料相對理解起來較難，但是在對大量的文獻和資料的學習以及指導老師的耐心指導下 。 測試數據分析 根據系統設計的要求及目的，在系統設計完成后通過一些簡單的測量儀器，對一些動態(tài)值進行測量，得到的結果如 表 所示 ： 表 動態(tài)數據表 測試 項 實測 值 主從機 收發(fā)端電壓 從機 端功率 主機 端功率 從機 端電流 天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 19 主機 端電流 主從機 收發(fā)距離 大于 20m 通過實際系統的測試及測試結果表明，本系統的設 計能夠達到低功耗的工作，另外主從機的收發(fā)距離也達到了設計的初衷 。 PB PB PB9 分別 為 LCD12864 液晶顯示的 CS、 SID、 CLK， 通過串行時鐘與數據指令發(fā)送相應函數，開始初始化置低 CE配置 CONFIG 為發(fā)射模式寫入發(fā)送地址寫入接收地址寫入發(fā)送數局數據通道 0 允許設置工作頻率設置數據傳輸率與功率CE 置高延時CE 置低清狀態(tài)寄存器天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 17 依次 在 LCD 上顯示當前時間、主機房間的實時溫濕度、從機一及從機二的實時溫濕度 ，其流程圖如圖 44 所示。從機的 nRF24L01 模塊需要通過配置 SPI 的總線將使其進入準確的 發(fā)送工作模式。 5V 轉 的穩(wěn)壓電路圖如圖 38 所示。單片機驅動蜂鳴器有兩種方式：一種是通過單片機輸出 PWM 直接對蜂鳴器進行驅動，另一種是通過單片機的 IO 電平翻轉產生不同的驅動波形對蜂鳴器進行驅動。 從表 可以看出，當 nRF24L01 模塊工作在 待機模式 1 狀態(tài)時，沒有任何數據的傳輸，因此其工作的電流損耗將會在最低狀態(tài)；如果使模塊處于待機模式 2 狀態(tài)時，需要 CE=1 且 寄存器 FIFO 內部 為空； 當模塊在掉電模式時，模塊將會進入待機模式 ，天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 11 雖然此時模塊在待機模式，但是仍然會保留寄存器所有的配置的數據，此時模塊的電流損耗最小 。 圖 32 的三個引腳中有兩個是電源引腳，有一個是輸出數據的引腳，只需要給模塊供上正常的電壓，然后就可以通過單片機的某個 IO 口從 DHT11 的輸出引腳采集到所需要的溫濕度數據。 STM32 單片機晶振電路 是 CPU 工作的心臟，所以在設計系統的晶振電路時一定要對單片機的內部機構性能有非常詳細的了解，才能保證單片機能夠正常的在系統中起到核心控制的作用， STM32 單片機有兩個晶振時鐘源，一個是系統時鐘源工作電路，該電路采用 8M 頻率的晶振作為起振電路，外 接兩個 22pF 的電容輔助晶振電路的正常工作；另一個時鐘源是 STM32 單片機特有的 RTC 時鐘源，該單片機內部集成有 RTC 時鐘電路，能夠較容易的使用程序驅動內部 RTC 時鐘的工作，使系統在對實時時間的程序編寫及硬件電路的設計簡化了很多問題。 主機與從機的主要區(qū)別在于主機系統有人機顯示界面，能夠通過主機上的 LCD12864 液晶模塊監(jiān)控從機一和從機二所檢測的傳感節(jié)點位置的當前環(huán)境參數，起到整個系統的監(jiān)控作用。并行連接的數據顯示和傳輸速度快，適合 對顯示速度要求高的場合，但是 IO 資源占用的較多；串行連接的數據顯示和傳輸速度相對較慢，但是其 IO 資源占用較少，對顯示速度要求不高的場合可以選用串行方式連接。 經過對以上兩種方案的對比，最終選擇方案二作為本系統的供電方式，因為方案一在整個電路搭建過程比較復雜，成本較高，而且穩(wěn)定性和安全性都低 于電源適配器。目前 藍牙 技術雖然被描述的前景非常廣闊，但是藍牙技術現在還不是非常的成熟，其穩(wěn)定性能不是很好，并且抗干擾能力也比較差，因此該技術 還 需要 實際 應用 的嚴格 考驗 。 方案二： DHT11 傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號已經經過校準后輸出給控制器。 天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 3 第 2 章 系統總體設計 系統總體方案設計 系統功能 溫 濕 度 的 檢測 技術 在日常生活和工程 現場都會 經常用到， 由于科技的不斷進步和生活水平的提高 ， 對溫濕度檢測系統的檢測精度有了越來越高的要求 ，傳統的溫濕度測量裝置 已經 很難滿足 檢測精度 的要求，本設計采用 DHT11 作為溫濕度 傳感器 ， 使用低功耗 STM32 單片機 。 隨著射頻技術的快速發(fā)展，無線傳輸芯片的體積和尺寸也越來越微型化，功能也越來越豐富，加上輔助電路在性能上更加的優(yōu)越，傳輸距離也越來越遠，信號更加的穩(wěn)定性，擁有更快點的傳輸速率和更強的抗干擾能力，特別適用于復雜的工業(yè)控制場合。現在很多的家庭都已經安裝了室內溫濕度采集控制系統，其主要原理天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 2 就是通過無線通信技術采集室內環(huán)境的溫濕度數據，并根據室內溫濕度的情況進行遙控通風等安全操作，不僅可以自動調節(jié)室內溫濕度，而且能夠更好地改善人們的居住環(huán)境。例如具有腐蝕性的環(huán)境、無法在現場實施明線安裝或者為了避免危險等許多特殊條件下，通過有線傳輸方式進行數據的采集，如通過 CAN 總線、 MAX485 等方式等已經遠遠不能滿足數據采集和傳輸的要求，如果采用無線數 據通信的方式就體現出巨大的優(yōu)勢，因為無線數據傳輸不會受到地理環(huán)境、時間、季節(jié)、氣候等外部條件的限制，具有相當廣闊的應用和發(fā)展前景。 系統由主機 從機 從機的結構體系組成，主機系統可同時對多個傳感采樣節(jié)點進行數據的匯集。 本課題的設計基礎是基于 nRF24L01 通信模塊的無線多路溫濕度數據采集與傳輸電路系統的設計，主要應用于特殊環(huán)境或工農業(yè)現場的溫濕度采集與監(jiān)測。在檢測點相對集中的地方，可以采用有線連接的通信方式進行數據的檢測與收集。 在農業(yè)生產上，無論是對溫室大棚內不同位置點的溫濕度監(jiān)測，還是糧倉的大范圍監(jiān)測管理，傳統方法都是通過人工進行分區(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的占地面積大 ，檢測位置比較分散，檢測點較多，使用傳統的方法已經無法滿足當前農業(yè)發(fā)展的需要。并且這些 無線射頻芯片不僅傳輸速率很快而且靈敏度也很高。 目前這種基于此頻段的通信方式已日漸趨向成熟。 本設計是以 STM32F103C8T6 單片機為 CPU，以 nRF24L01 無線數據模塊為通信方式的一套多傳感器數據采集與傳輸系統，其中涉及到單片機與 nRF24L01 無線數據模塊、溫度與濕度檢測、蜂鳴器語音報警、模擬繼電器驅動 LED 指示、 LCD 顯示等部分電路的設計。 nRF24L01 無線通信 模塊 可以通過軟件程序對通訊的通道及輸出功率進行配置，不僅內部融合了 ShockBurst 技術 ，而且內部繼承了多種功能模塊，包括 頻率合成 電路 、功率放大 器 及 振蕩器 和解調 器等 。 例 如 可以 LM7805 穩(wěn)壓芯片 實現穩(wěn)壓功能 ， 該芯片 的 3 腳可以 將整流后的 12V 電壓通過穩(wěn)壓芯 片內部的穩(wěn)壓整流電路轉換為 DC5V 的電壓傳輸給系統供電 ， 這個穩(wěn)壓電路的搭建相對簡單，但是其穩(wěn)定性和轉換精度不高 。 該該芯片的運算速度相對 于 STM32 單片機 來說有一定的差距 ，而且其外部 IO 資源和寄存器較少 ， 與 STM32 單片機相比 較 顯得有些不足。 經過對系統分析，最終選擇方案一作為本系統的人機交互顯示方式的模塊。 STM32 單片機的系統原理圖如圖 31 所示。 5％ RH 的測量精度；溫度檢測的范圍是 0~50℃ ， 177。 nRF24L01 芯片的功耗低 ， 當該模塊的發(fā)射功率 在 6dBm時， 實際的測試的模塊 電流 僅在 9mA 左右；模塊工作在 接收 模式時 ， 也 只有 的 工作電流， 該模塊的 掉電模式和空閑模式 等 多種低功率工作模式使節(jié)能設計更 加 方便。雖然 本系統中單片機接口資源豐富， 但是考慮減輕電路焊接的工作量， 所以 采用 串 行傳輸的方式與 LCD12864 液晶顯示屏連接通訊。 此處我們選用 5V1A 的直流輸出型電源適配器作為電源驅動模塊。傳感器復位 完成 后， 需要等待 接收應 答信號， 然后發(fā)送掃描命令并 啟動溫度轉換， 最后 等待溫度轉換完畢后，保存數據。 當主機檢測到有數據發(fā)來時，主機需要檢測發(fā)送端的地址是否為有效地址，若通過有效地址和 CRC 校驗時，模塊會將發(fā)送端的數據存放到接收堆棧中，然后寄存器 發(fā)送信號通知單片機進行數據的接收，單片機進入接收中斷，對數據進行完整的數據讀取。 第五步： 將 LCD12864 液晶 顯示 程序 、 nRF24L01 無線 收發(fā) 程序 、 DHT11 檢測程序 等所有功能程序合并 ， 調整函數調用順序，觀察從機數據能否正常發(fā)送給主機并在液晶上顯示出來 。本論文主要旨在說明本設計系統中所用到的無線傳感檢測技術及無線射頻通訊技術，特別是在進行單片機與 nRF24L01 無線模塊進行配置與數據命令的收發(fā)這一部分是本課題設計的關健之處。 u8 TEMP。 void RCC_Configuration(void)。//ch 送給 USART1 while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET)。 } while(!(tempamp。 } int main(void) { ifdef DEBUG debug()。 LCD_12864_Init()。 //以下判斷上限值 if(rx_buf[1]=4) { GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12)。i++) { rx_room_two[i]=rx_buf[i]。 //禁止 SPI 傳輸 return(status)。 NRF24L01_CSN_low()。 NRF24L01_CSN_low()。 天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 30 NRF24L01_CE_low()。MAX_TX) //達到最大重發(fā)次數 { NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff)。sta=NRF24L01_Read_Reg(STATUS)。 NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG2401+STATUS,sta)。 //關閉 SPI 傳輸 return status。 //關閉 SPI 傳輸 return status。 //禁止 SPI 傳輸 return(reg_val)。 //發(fā)送寄存器號 SPI_SendByte(value)。 } } if(rx_buf[0]==0x32) { for(i=1。 LCD_12864_room2_Temp()。 USART_Configuration()。 IWDG_SetReload(5000)。 SysTickCTRL=0x01。 u16 Smokescope_Value,Rainfall_Value。 //房間一接收的數據 u8 rx_room_two[7]={0,2,5,3,3,2,4}。 u8 RH_H,RH_L,Tem_H,Tem_L。 圖 52 從機發(fā)射 部分成品 天津職業(yè)技術師范大學 201 屆本科生畢業(yè)設計 20 結 論 本論文 介紹的是 通過 nRF24L01無線收發(fā)模塊的 方式實現 多傳感節(jié)點的 遠程 溫濕度 數據采集系統，它可以用于多種 遠程監(jiān) 測系統， 能 夠實現 遠 程 環(huán)境、資源信息等數據