【文章內(nèi)容簡介】 下是詳細(xì)的工作原理：溫濕度傳感器DHT11對當(dāng)前的溫濕度進行采集，測量發(fā)射子系統(tǒng)的控制芯片SAT89C51對采集溫度數(shù)據(jù)進行處理，將有用數(shù)據(jù)送給無線發(fā)射模塊NRF24L01，控制顯示子系統(tǒng)的無線接受模塊NRF24L01接受數(shù)據(jù)送給控制芯片SAT89C51，由SAT89C51對數(shù)據(jù)進行分析處理，然后對當(dāng)前實際溫濕度進行顯示；如果有需要，可以通過獨立鍵盤對溫濕度的報警上下限進行設(shè)置，當(dāng)獲取的溫濕度超過設(shè)置的上下限時，控制繼電器導(dǎo)通，蜂鳴器響，同時點亮發(fā)光二極管；當(dāng)檢測到的溫濕度在報警的上下限范圍內(nèi)，則系統(tǒng)正常運行。 該系統(tǒng)分為控制顯示子系統(tǒng)，測量發(fā)射子系統(tǒng)；控制顯示子系統(tǒng)主要包括主程序、無線接受程序、LCD顯示程序、聲光報警程序、按鍵控制程序；測量發(fā)射子系統(tǒng)主要分為主程序、溫濕度測量程序、無線發(fā)送程序。 控制顯示子系統(tǒng)程序流程圖、。首先，對NRF24L01進行初始化，將其調(diào)整為接受模式，并打開接受數(shù)據(jù)的指示燈，讀取狀態(tài)寄存器，開辟接受數(shù)據(jù)存放空間，然后對LCD1602進行初始化，準(zhǔn)備工作完畢。從NRF24L01得到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過處理顯示到LCD1602上，同時還有3個按鍵分別為設(shè)置（確定）鍵，+鍵和—鍵，能夠分別設(shè)置溫度和濕度的上限和下限判斷當(dāng)前溫濕度是否超過設(shè)置的上下限，超過則通過給繼電器一個低電平，使繼電器導(dǎo)通，蜂鳴器響，并點亮二極管。開始是否報警NRF24L01初始化 是 否本地報警LCD1602初始化顯示溫濕度接收溫濕度數(shù)據(jù)鍵盤掃描溫濕度數(shù)據(jù)處理 首先，初始化NRF24L01，調(diào)整到發(fā)送模式，并打開接受指示燈，讀取狀態(tài)寄存器，開辟接受數(shù)據(jù)存放空間，讀取由溫濕度傳感器DHT11采集當(dāng)前的溫濕度，經(jīng)過處理，關(guān)閉接受指示燈，打開發(fā)送指示燈，發(fā)送到控制顯示子系統(tǒng)。關(guān)閉發(fā)送指示燈，并調(diào)整到接受狀態(tài)。 測量發(fā)射子系統(tǒng)程序流程圖 發(fā)射數(shù)據(jù)時，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，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CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)。若自動應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致）。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX FIFO中清除。若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(ARC)達到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā)。MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。最后發(fā)射成功時,若CE為低則nRF24L01進入空閑模式1。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進入下一次發(fā)射。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進入空閑模式2。接收數(shù)據(jù)時,首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時，就將數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO中，同時中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。接收成功時，若CE變低，則nRF24L01進入空閑模式1，[9]。 無線發(fā)送程序流程圖 無線接受程序流程圖 LCD顯示程序 顯示數(shù)據(jù)時，屏幕初始化，待機開始尋找溫濕度傳感器，判斷是否收到數(shù)據(jù)，如果收到數(shù)據(jù)則進入顯示頁面，讀取收到的數(shù)據(jù)，并進行顯示，如果沒有收到數(shù)據(jù)，則留在待機頁面。開始屏幕初始化 待機畫面N尋找溫濕度傳感器顯示數(shù)據(jù) 結(jié)束 圖 LCD顯示程序 溫濕度采集程序 開始采集當(dāng)前溫濕度時，先設(shè)置延時，然后初始化DHT11，判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運行，若從機發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號，則繼續(xù)向下運行，讀取溫濕度數(shù)據(jù)，顯示溫濕度的顯示地址，經(jīng)過轉(zhuǎn)化，傳送出當(dāng)前的溫濕度，若從機發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。開始設(shè)置延時數(shù)據(jù)接受狀態(tài)初始化DHT11響應(yīng)信號 讀取溫濕度 DHT11流程圖 軟件仿真采用Proteus7仿真，Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺[1]。由于無線模塊NRF24L01在模擬仿真中無法實現(xiàn)，所以采用的是雙機通信原理實現(xiàn)部分仿真。在上面的控制顯示子系統(tǒng)，在下面的是測量顯示子系統(tǒng)?？刂骑@示子系統(tǒng)的單片機的x1，x2為晶振電路，負(fù)責(zé)給單片機一個波信號。Restet管腳負(fù)責(zé)鏈接復(fù)位電路，還有兩個發(fā)射接受信號的指示燈，3管腳鏈接蜂鳴器報警器，當(dāng)單片機給一個低電壓時，蜂鳴器報警。四個狀態(tài)輸出管腳鏈接四個繼電器驅(qū)動，當(dāng)單片機給一個低電平時，繼電器導(dǎo)通，點亮二極管，達到聲光報警的目的。P0P7鏈接一個上拉電阻，負(fù)責(zé)液晶顯示屏顯示， V，所以要加一個穩(wěn)壓電路。當(dāng)溫度低于最低門限值時，紅燈亮，報警器報警，LCD顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度在設(shè)置范圍類時，LCD顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度超過最高門限時，黃燈亮，報警器報警。 硬件仿真原理圖軟件采用Keil uVision4進行編寫和調(diào)試，其功能和界面都有很大的改變。Keil4軟件調(diào)試是非常有用的，能夠減少開發(fā)時間，其能夠?qū)崿F(xiàn)單步，全速，在線仿真。并且其編譯器、調(diào)試工具實現(xiàn)與ARM器件的最完美匹配?？刂骑@示子系統(tǒng)的程序包括主程序，以及主程序中調(diào)用的NRF24L01函數(shù)，以及1602液晶顯示函數(shù)，按鍵KEY函數(shù)，測量發(fā)射子系統(tǒng)包括主程序，以及主程序中調(diào)用的DHT11函數(shù)，NRF24L01函數(shù)。 軟件調(diào)試圖當(dāng)開啟控制顯示子系統(tǒng)，開始接受數(shù)據(jù)，若無法接受數(shù)據(jù)，接受信號指示燈常亮，如圖 ，屏幕顯示無設(shè)備。圖 打開測量顯示子系統(tǒng)，控制顯示子系統(tǒng)接受到數(shù)據(jù)，收發(fā)數(shù)據(jù)指示燈閃爍正常，在1602上顯示當(dāng)前溫濕度。圖 按下設(shè)置限制按鍵，屏幕顯示所要設(shè)置的溫濕度限值。圖 將溫度下限設(shè)置高于當(dāng)前溫度，繼電器導(dǎo)通，代表低溫報警的二極管點亮，蜂鳴器報警正常。 本系統(tǒng)主要指標(biāo)就在于所實現(xiàn)的功能是否達到了任務(wù)書要求，本系統(tǒng)通過NRF24L01無線模塊傳送數(shù)據(jù)，并集中顯示其溫度和濕度，測量范圍為1050℃，濕度為0100%；℃，濕度測量誤差為2%；當(dāng)溫濕度超過所設(shè)置的上下限時，可實現(xiàn)聲光報警。 通過仿真測試，測試溫度與普通溫度計和濕度計測試數(shù)據(jù)基本一致，顯示精度提高。在30米的范圍內(nèi)傳送數(shù)據(jù)基本正常。聲光報警工作正常，基本實現(xiàn)了任務(wù)書要求。 本設(shè)計以單片機STC89C51為開發(fā)平臺，根據(jù)NRF24L01無線收發(fā)模塊，DHT11溫濕度傳感器及LCD1602的特性及工作原理構(gòu)想出來的，通過軟件硬件相結(jié)合而設(shè)計成功的無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。已基本完成基于單片機STC89C51的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案的設(shè)計，以及無線收發(fā)模塊的選型和硬件電路和供電系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計制作過程中，也遇到很多問題，在無線傳輸部分，因為仿真軟件OPNET中沒有NRF24L01模塊，導(dǎo)致仿真一度無法顯示結(jié)果，最后，采用的是雙機通信原理實現(xiàn)部分仿真，才實現(xiàn)仿真結(jié)果。在顯示模塊，給系統(tǒng)上電后，液晶屏初始化失敗，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計電路中液晶屏的8個數(shù)據(jù)端口少接了上拉電阻，并且主芯片的31（_EA）管腳沒有接電源，導(dǎo)致無法訪問片內(nèi)存儲器，經(jīng)過修改后，再次上電后，初始化成功。在軟件編寫的時候，經(jīng)常無法正常工作，后來請教很多同學(xué)，終于找到問題所在，順利解決了問題。在經(jīng)過認(rèn)真的模擬仿真調(diào)試后，各項性能指標(biāo)基本達到要求，基本功能都已實現(xiàn)。本次設(shè)計，無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測量或相應(yīng)的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務(wù)業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，讓工人與惡劣的工作環(huán)境分離開，實現(xiàn)生產(chǎn)種植的智能化，科技化。雖然這個設(shè)計做的比較簡單，很多東西都考慮的不是很細(xì)，也有一些特別情況沒有做，但是用了很多精力用來完成這個論文，鑒于個人水平和時間的關(guān)系所以并沒有把自己當(dāng)初設(shè)想的所有情況都考慮進去，本系統(tǒng)還是一個不完善的系統(tǒng)，還有許多需要改進的地方。設(shè)計中當(dāng)溫濕度超出所設(shè)置的限值后，只出現(xiàn)聲光報警而沒有進行進一步操作，比如加一個小風(fēng)扇，降低濕度什么的。還有各種不足之處有待將來改進。這兩個月的畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)會的很多，覺得自己學(xué)的太少還有很多需要認(rèn)真學(xué)習(xí)，學(xué)無止境，我必須更加努力學(xué)習(xí)才能適應(yīng)越來越激烈的社會競爭。第 17 頁 共 48 頁致謝本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)告一段落，回首這幾個月的辛苦，有汗水也有歡笑。感謝我的學(xué)校，給了我這次機會，讓我把大學(xué)四年來學(xué)到的東西全部付諸實踐。在這幾個月的時間里，我不但要找工作，還要學(xué)習(xí)新的知識，所以在學(xué)校的時間不是很多，因為有了同學(xué)們和老師的幫助，我才能順利完成本次畢業(yè)設(shè)計。魏老師從選題指導(dǎo)、開題報告的撰寫、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)和幫助，提出了很多寶貴的意見與建議。硬件設(shè)計過程中也遇到一些問題，第一次給系統(tǒng)上電后，液晶屏略微發(fā)暗，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，是設(shè)計電路控制LCD顯示屏的兩個電阻沒有選擇正確，后來經(jīng)過老師的指導(dǎo)，我順利完成了硬件部分的設(shè)計，在此要對老師說聲謝謝。魏老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的維給了我很大的觸動。感謝所有給我傳道授業(yè)解惑的老師，沒有這些年你們的諄諄教誨，我沒有這么大的動力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正，使我及時完善論文的不足之處。大學(xué)四年，陜西理工學(xué)院給我留下了美好的回憶。特別是在我即將走上社會的同時，學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計給了我這樣一個鍛煉的機會，使我加深了對以前知識的理解和鞏固，拓寬了知識面，提高了我處理事物的能力。 　　謹(jǐn)以此致謝最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱的各位老師表示衷心的感謝。參考文獻[1] James S. 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In this paper, we designed and implemented a microcontrollerbased room temperature monitoring system using Atmel ATmega8535 microcontroller and National Semiconductor39。s LM35 temperature sensor. The system is equipped with a Wave GSM modem to send and receive text message (SMS) and relay board to control electronic equipment. The experiment results show that