【正文】 .... 2 溫濕度傳感器方案 ........................................................................................................ 3 顯示模塊方案 ................................................................................................................ 3 3 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設計 ...................................................................................4 ATmega16L8AI 單片機 .................................................................................................. 4 nRF24L01 無線模塊 ........................................................................................................ 5 nRF24L01 模塊電路圖 ................................................................................................. 5 nRF24L01 模塊接口電路 ............................................................................................. 5 nRF24L01 模塊供電電源 ............................................................................................. 6 nRF24L01 模塊工作模式 ............................................................................................. 6 nRF24L01 模塊工作原理 ............................................................................................. 7 nRF24L01 配置字 ......................................................................................................... 8 數字溫濕度傳感器 AM2301 .......................................................................................... 8 AM2301 概述 ................................................................................................................ 8 AM2301 接口及溫濕采集電路 .................................................................................... 9 AM2301 工作原理 ........................................................................................................ 9 顯示模塊 TFTLCD ....................................................................................................... 10 4 系統(tǒng)軟件設計 .....................................................................................................................11 單片機軟件設計 ............................................................................................................. 11 發(fā)送端流程 .................................................................................................................. 11 接收端流程 .................................................................................................................. 12 5 硬件電路 .............................................................................................................................13 硬件制作 ......................................................................................................................... 13 硬件調試 ......................................................................................................................... 14 硬件調試結果 ................................................................................................................. 14 溫濕度采集測試 .......................................................................................................... 15 nRF24L01 無線模塊測試 ........................................................................................... 17 6 結論 與展望 .........................................................................................................................17 參考文獻 ...................................................................................................................................19 附錄 ...........................................................................................................................................20 致謝 ...........................................................................................................................................22 華南農業(yè)大學本科生畢業(yè)設 計成績評定表 1 1 前言 糧食是人類賴于生存不可或缺的物質基礎，是人類從事各種活動的前提。 目前有些設計能夠實現無線溫濕度監(jiān)測，但價格過高是其最大的缺點。因此采用無線傳輸溫濕度信息尤為必要?？?以應用于大型糧倉溫濕度的監(jiān)測。 然而， 傳統(tǒng)的人工測試方法費時費力，效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大 (王明明等， 20xx)；而有線 方式的 測溫濕 度系統(tǒng) 存在著 不穩(wěn)定性，且 布線復雜，線路容易老化，線路故障難以排查，設備重新布局需要重新布置等問題。 2 圖 1 系統(tǒng)方框圖 此系統(tǒng)為 一 對多的無線通信系統(tǒng) ，多個從機發(fā)送端由傳感器本地采集并且通過nRF24L01 無線射頻模塊發(fā)送溫濕度信息，一個主機通過 nRF24L01 無線射頻模塊的多個通道 （ 最多 6 個， nRF24L01 至多可開啟 6 個通道接收數據 ） 接收多個終端節(jié)點的溫濕度信息，實時顯示各終端節(jié)點溫濕度信息，系統(tǒng)方框圖如圖 1 所示。 無線通信模塊方案 方案一：采用 GSM(Global System for Mobile)模塊進行通信， GSM 模塊需要借助移動衛(wèi)星或者手機卡，雖 然 能夠遠距離傳輸，但是其成本較大、且需要內置 SIM(Subscriber Identity Module)卡，通信過程中需要收費，后期成本較高。采用濕敏電阻測量濕度信息，通過將濕敏電阻的電阻變化量放大并且通過模數轉換為相對濕度數值。其中采集溫度的精度為 ? C? ，采集相對濕度的精度為 ? 3%。 4 方案二：選擇主控為 ST7920 驅動器的帶字庫的 LCD12864 來顯示信息。單片機最小系統(tǒng)如圖 2 所示。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型 ShockBurst 技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。 TX_PLD 必須在 CSN 為低時連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時寫入一次即可，然后置為高電平并保持至少 10μs，延遲 130μs后發(fā)射數據。當接收方監(jiān)測到有效的地址和 CRC 時，就將數據包存儲在 RX FIFO 數據寄存器 中，同時中斷標志位 RX_DR 置高， IRQ 變低，產生中斷， 進入中斷服務子程序，通知單片機 ATmega16L 去取數據。 nRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過 SPI 口訪問。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。 AM2301 采用單總線接口，其中 DATA 數據口用于微處理器與 AM2301 之間的 通訊和同步，采用單總線數據格式，一次通訊時間 5ms 左右，具體格式如下，當前數據傳輸為 40bit，高位先出。 AM2301 接收到 MCU 的起始信號后，等待 MCU 開始信號結束，然后發(fā)送 80μs低電平響應信號。上配置 寸的 TFTLCD。因為讀一次數據才會觸發(fā)一次溫濕度采集，即在使用數據時先采集一次數據。如果在有效應答時間范圍內收到應答信號，則認為溫濕度信息成功發(fā)送到了接收端，此時狀態(tài)寄 存器的 TX_DS位置高并把數據從 TX_FIFO 中清除掉；如果在設定時間范圍內沒有接收到應答信號，則重新發(fā)送數據。將本機地址 (TX_ADDR)通過SPI 接口寫入 nRF24L01，當 CSN 為低時數據被不斷寫入。 5 硬件電路 硬件制作 首先是打印電路板 ， 將繪制好的 電路板 用轉印紙打印出來，并 裁剪覆銅板，再將 打印好的 電路板 裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對齊好后把覆銅板 14 放入熱轉印機，放入時保證轉印紙沒有錯位。在本系統(tǒng)中均進行了仔細的檢查。其次調試溫濕度監(jiān)測電路。調試過程中發(fā)現 6 個接收通道中 P0 通道和 P1 通道為 40 位地址， 15 P2～ P5 通道為 8 位地址，且 P2～ P5 通道的高 32 位地址與 P1 通道地址一樣。 系統(tǒng)準確性測試 采用溫濕度計 于 20xx 年 4 月 24 號 12： 00 時采集 三處節(jié)點 的 溫濕度，如表 5 所 示。且濕度在室內有明顯的層次分布，其中地上最潮濕，書桌上次之，書桌電腦旁由于受電腦散熱風影響最為干燥，且溫度最高。 將節(jié)點 4 的濕度報警上限值設置為 85%，當實時濕度為 89%時，是否報警一欄顯示為是，并開