【正文】 0 0001 0101 1111 1110 1110。AM2301采用單總線接口，其中DATA 數(shù)據(jù)口用于微處理器與AM2301之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間5ms左右，具體格式如下，當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。其中Data數(shù)據(jù)口連接線長度短于20米時(shí)用5K上拉電阻，大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。(王志宏等，2011)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。每個(gè)AM2301傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。AM2301它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。表3 nRF24L01常用配置寄存器地址（H）寄存器名稱功能00CONFIG設(shè)置nRF24L01工作模式01EN_AA設(shè)置接收通道及自動(dòng)應(yīng)答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW設(shè)置地址寬度04SETUP_RETR設(shè)置自動(dòng)重發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)間和次數(shù)07STATUS狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(tài)0A0FRX_ADDR_P0~P5設(shè)置接收通道地址10TX_ADDR設(shè)置接收節(jié)點(diǎn)地址1116RX_PW_P0~P5設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度 數(shù)字溫濕度傳感器 AM2301 AM2301概述AM2301數(shù)字溫濕度傳感器，別稱為DHT21溫濕度傳感器，是電阻式感濕元件DHT11濕度傳感器的升級(jí)版， 具有高精度，快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 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。與SPI相關(guān)的指令共有8個(gè)，使用時(shí)這些控制指令由nRF24L01的MOSI輸入。 nRF24L01配置字SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10 Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。若自動(dòng)應(yīng)答未開啟，則不進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)。FIFO數(shù)據(jù)寄存器中，同時(shí)中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，通知單片機(jī)ATmega16L去取數(shù)據(jù)。為空掉電000無數(shù)據(jù)傳輸接收數(shù)據(jù)：首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。寄存器中發(fā)射模式10下降沿停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式1100無數(shù)據(jù)傳輸待機(jī)模式2101TX寄存器中發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TX 表2 nRF24L01工作模式及配置工作模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111數(shù)據(jù)在RX最后發(fā)射成功時(shí)。FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)。FIFO中清除；若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開啟)。若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。 nRF24L01模塊工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)：先將nRF24L01配置為發(fā)射模式，再把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)。 nRF24L01模塊工作模式通過配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表2所示。圖4所示為單片機(jī)與無線模塊通信及其電源轉(zhuǎn)換電路圖，圖中CE(Control Enable)使能控制線，CSN(Channel Sequence Number) 頻道序號(hào)，MOSI (Master Out Slave In)主機(jī)輸出從機(jī)輸入，MISO(Master In Slave Out)主機(jī)輸入從機(jī)輸出，SCK(Serial Clock)串行時(shí)鐘線，IRQ(Interrupt Request)中斷請(qǐng)求位，分別跟ATmega16L的PB3～PB7以及PD2端口連接。nRF24L01功耗低，在以6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA；接收時(shí)， mA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。圖3 nRF24L01模塊電路圖 nRF24L01模塊接口電路 圖4 單片機(jī)與無線模塊通信及其電源轉(zhuǎn)換電路圖nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件， GHz～ GHz ISM(Industrial Scientific Medical)頻段。通信速度可以達(dá)到2Mb/s。 nRF24L01無線模塊 nRF24L01模塊電路圖nRF24L01(張玉建，2012；劉靖等，2007)芯片是由NORDIC公司生產(chǎn)一款無線通信芯片，采用FSK調(diào)制方式，內(nèi)部集成有NORDIC自己的Enhanced Short Burst協(xié)議。ATmega16L系列單片機(jī)管腳如圖2所示。單片機(jī)復(fù)位端低電平有效，系統(tǒng)上電后由RC充放電電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，也可短按復(fù)位按鍵S1實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位(王衛(wèi)星，2009)。綜合以上方案，選擇了可顯示人性化界面的TFTLCD作為接收端的顯示。該模塊的控制器為ILI9325,具有26萬像素，320240的分辨率，16位真彩顯示。LCD12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示常用的漢字及ASCII碼，而且能夠繪制圖片，描點(diǎn)畫線，設(shè)計(jì)成比較理想的結(jié)果，但考慮到監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)較多，需顯示的信息較多，而其最多只能顯示四行信息。 顯示模塊方案方案一：采用字符液晶LCD1602顯示信息，LCD1602是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價(jià)格便宜，容易控制。而AM2301外圍電路簡(jiǎn)單，并且精度相比于DHT11高。線路簡(jiǎn)單，編程容易，但是比AD590精度低。外圍電路簡(jiǎn)單，只需在數(shù)據(jù)口上拉一個(gè)5K歐電阻，便可直接和ATmega16L單片機(jī)的I/O口相連。它是電阻式感濕元件DHT11濕度傳感器的升級(jí)版，具有高精度，低功耗、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?！梢灾苯雍蛦纹瑱C(jī)的I/O口相連。通過單片機(jī)等微處理器單總線的電路連接就能實(shí)時(shí)地采集本地溫度和濕度信息。此方法測(cè)相對(duì)濕度信息精度較差，也需要較多元器件。此器件測(cè)溫精度高、電源電壓范圍寬，但須差分放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換，需要元器件多，且價(jià)格較貴。綜合考慮各方面因素，采用方案三作為本系統(tǒng)的無線通信方案。方案三：采用nRF24L01無線射頻模塊進(jìn)行通信，nRF24L01是挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)芯片，～ ISM頻段，抗干擾能力強(qiáng)，能耗非常低，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要。方案二：采用TI（德州儀器）生產(chǎn)的C2430無線通信模塊，此模塊采用Zigbee總線模式，傳輸速率可達(dá)250kbps，且內(nèi)部集成高性能8051內(nèi)核。從性能和實(shí)用性上考慮我們選擇方案二。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾，且其跟51類單片機(jī)相比，具有超低功耗和內(nèi)置晶振等特點(diǎn)。方案二：采用ATmega16L作為主控芯片。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 主控芯片方案方案一：采用宏晶科技有限公司的STC90C52Rc單片機(jī)作為主控芯片。當(dāng)溫濕度過高或者過低時(shí)，TFT是否報(bào)警一行顯示是并開始閃爍，蜂鳴器鳴叫，起報(bào)警作用，直到溫濕度值恢復(fù)正常。紅外模塊可用于監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)附近有無老鼠，試驗(yàn)中未做出。由于每一個(gè)無線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)需長時(shí)間工作，對(duì)功率消耗十分敏感，為此，本系統(tǒng)采用低功耗無線傳輸芯片和超低功耗嵌入式處理器，組建實(shí)時(shí)的無線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉溫濕度的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警。而無線方式的測(cè)溫濕度系統(tǒng)不存在以上的