【正文】 8UD7UD+6X19X010NOS20RXD4TXD3U1CH340TCH340TVCC5GNDVCC1D2D+3NC4GND5USBVCC5GND103 C21 2Y112MHz22pC322pC4GND104 C1300R1D11 23 4U2CON2X2TXDRXD 圖 28 USB 轉(zhuǎn)串口 模塊原理圖 四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計 （一）程序設(shè) 計 總體 思路 軟件部分的設(shè)計思路是將整個程序劃分 3 個 部分， 溫濕度采集及數(shù)據(jù) 無線發(fā)射部分， 數(shù)據(jù) 接收部分， 上位機顯示數(shù)據(jù)部 分。 DHT11 和單片機的連接非常簡單；把引腳 3接 5V，引腳 1接地，引腳 2 直接接到單片機 I/O 口即可。超小的體積、極低的功耗，使其成為給類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。校準系數(shù)以程 序的形式存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 PD6D4VCC1KR5 圖 25（ a） 發(fā)射指示模塊電路圖 第 8 頁 （六）溫 濕 度采集模塊 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。當相應的 IO給低電平，相應的發(fā) 光二極管會亮起，以表示當前正在發(fā)射或接收狀態(tài)。其工作原理是：通電時，電容 處于交流短路 ， 此時 RST 端被拉 低 ，電容 緩慢 充電，同時 RST 的 電壓慢慢 上升 ， 直到 上升為高 電平， MCU 復位結(jié)束啟動工作 。 （四）復位電路 電容在上接高電平，電 容 在下接地，中間為 NRST。 b:在使用 其他 5V單片機 時 需 參考 IO 口輸出電流，如果超過 10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊 ! 如果是 第 7 頁 的，可以直接和 RF24l01 模塊的 IO 口線連接。 （ 3） 無 SPI 接口 的 MCU 也可同樣兼容 ， 可 用普通 IO口 對 SPI 接口進行模擬。 （ 2) VCC 腳接電壓范圍為 ~ 之間，不能在這個區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。 電路圖如下 所示 ： GND1OUT2IN3OUT4U6VCC5C11104GNDVCC 圖 22 電源 模塊電路圖 （三）無線模塊（ NRF24L01） 1．模塊特點： 該模塊 采用 全球開放 ISM 頻段，最大 0dBm 發(fā)射功率， 支持六路通道的數(shù)據(jù)接收， 免許可證使用 。 (二） 電源 模塊 電源模塊把 USB 接口的 5V 的電壓通過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)到 ，為 NRF24L01 模塊以及 STM8S003F3P6 單片機供電。 PC 口：通用輸入輸出口。 OSCOUT:晶振輸出。 VCAP： 調(diào)壓器電容。 VSS： 數(shù)字部分 接地。 CPU 芯片（ STM8S003F3P6） NRF24L01無線模塊 顯示模塊 復位電路 電源電路 第 4 頁 三、 硬件電路設(shè)計 （一） CPU 芯片（ STM8S003F3P6） 本系統(tǒng)采用單片機 STM8S003F3P6， STM8S003F3P6 是意法半導體公司生產(chǎn)的 8位的單片機 。 無線模塊： NRF24L01無線模塊。 復位電路：由一個 10K 電阻和一個 的電容組成。 溫度傳感器模塊：使用 DHT11溫 濕 度傳感 器 芯片。 復位電路：由一個 10K 電阻和一個 的電容組成。 數(shù)據(jù)接收端 收到數(shù)據(jù)后 ，通過 RS232 串口將此數(shù)據(jù)送到 C編寫的上位機進行顯示 。 整個系統(tǒng)由 數(shù)據(jù)采集節(jié)點 和 數(shù)據(jù)接收端以及上位機 組成。 PC 端采用 C語言作為開發(fā)語言。 本文設(shè)計了一個基于 STM8 單片機的無線溫度采集系統(tǒng) ， 可以實現(xiàn)對 實驗室溫 濕 度的采集與無線 傳輸 功能。 溫 濕 度 是檢驗 實驗室 安全的一個 重要 的指標，如果 實驗室 內(nèi) 的溫 濕 度超過一定值 會對設(shè)備運行有影響。 目 錄 一、引言 ……… …………………………………………………………… 1 二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及基本原理 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 （一） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ???????? ?????????? ? ? ?? 2 （二） 數(shù)據(jù)采集節(jié)點 結(jié)構(gòu) ??? ??????????? ??? ?? 3 （三） 數(shù)據(jù)接收端結(jié)構(gòu) ???????????????? ? ?? 3 三、硬件電路設(shè)計 ????????????? ? ????? ?? 4 （一） CPU 芯片（ STM8S003F3P6） ??????????????? 4 (二） 電源模塊 ??????????????????? ? ??? 5 （三）無線模塊（ NRF24L01） ??????????? ? ????? 5 （四）復位電路 ?????????????????????? 7 （五） 發(fā)射指示電路 ?? ???????????? ??? ??? 7 （六） 溫濕度采集模塊 ????????????????? ? ?? 8 （七） USB 轉(zhuǎn)串口模塊 ???????????? ? ???? 8 四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ????????????? ? ? ? ???? 8 （一）程序設(shè)計總體思路 ?????????????? ? ??? 8 （二）溫 濕 度傳感器軟件設(shè)計 ???????????? ? ???? 10 ??????????????? ????? 13 ?????????????? ????? ? 13 （三）無線通信模塊 RF24L01軟件設(shè)計 ???????? ? ??? 14 ???????????? ?????? 15 ???????????? ?????? 16 （四） 上位機部分軟件設(shè)計 ?????????? ?? ? ?? 17 五、結(jié)論 ????????????????????????? 18 參考文獻 ??????????????? ?? ? ? ? ? ? ? ? 20 致謝 ???????????????????? ? ? ? ??? 19 附錄 ?????????????????????????? 30 第 1 頁 一、引言 隨著 現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，計算機數(shù)量及其配套的環(huán)境設(shè)備與日俱增， 實驗室 已經(jīng)成為 信息 系統(tǒng)的重要組成部分。 上位 機 的數(shù)據(jù)提取部分 由 STM8 單片機最小系統(tǒng) 和 NRF24L01 無線模塊組成，上位機界面由 C語言編寫， 把采集到的溫 濕 度數(shù)據(jù) 顯示在 PC機的界面上 。 實驗室溫濕度監(jiān)控 系統(tǒng) 設(shè)計 摘要 溫 濕 度 是檢驗 實驗室 安全的一個 重要 的指標， 因此 實時監(jiān)控溫濕度 有 很重要的 意義 。本系統(tǒng)基于 STM8 單片機，分為 上位機和下位 機， 下位 機由 STM8 單片機最小系統(tǒng)、NRF24L01 無線模塊和 DHT11 溫 濕 度傳感器組成。 關(guān)鍵詞： 溫 濕 度 無線傳輸 STM8 單片機 ABSTRACT Temperature and humidity is an important index for testing laboratory safety, so the realtime monitoring of temperature and humidity have important system based on STM8 microcontroller, divided into the upper machine and lower machine, a machine under minimum system controlled by STM8, NRF24L01 wireless module and DHT11 temperature and humidity extraction part of the upper machine of minimum system controlled by STM8 and NRF24L01 wireless module, PC interface by c language, the display of the temperature and humidity data collected on the PC interface. Key words： temperature and humidity Wireless transmission STM8MCU。 由于 實驗室 的特殊性， 實驗室 里的設(shè)備一般都是 7*24 小時全天候運行的，因此 實驗室 對溫 濕 度較敏感 。因此，測量溫度并 給出相應的信息對 實驗室 有一定意義。整個系統(tǒng)分為 上位 機和 下位 機兩部分， 單片機 使用 C 語言為開發(fā)語言， KEIL 軟件為 編程工具。 第 2 頁 二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及基本原理 （一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 21 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 如圖 21所示為系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。 數(shù)據(jù)采集節(jié)點 工作在 各個測溫地點，進行溫度數(shù)據(jù)采集和 數(shù)據(jù) 無線發(fā)送。 （二） 數(shù)據(jù)采集節(jié)點 結(jié)構(gòu) CPU 芯片（ STM8S003F3P6） NRF24L01無線模塊 DHT11溫度傳感器模塊 復位電路 狀態(tài)指示電路 數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng) 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng) 無線傳輸 串口 PC 界面顯示 第 3 頁 圖 22（ a） 數(shù)據(jù)采集節(jié)點 結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)由以下 幾 部分 組成： CPU 芯片：采用 STM8S003F3P6 單片機。 無線模塊： 使用 NRF24L01無線 收發(fā) 模塊。 狀態(tài)指示電路 ：由一個 LED 燈和一個 1K 的電阻組成 （三） 數(shù)據(jù)接收端 結(jié)構(gòu) 圖 22（ b） 數(shù)據(jù)接收端 結(jié)構(gòu)框圖 該 系統(tǒng)由以下 幾 部分組成： CPU 芯片：采用 STM8S003F3P6 單片機。 電源 電路：由一個 的芯片和 1個 的電容， 1 個 1uf 的電容組成 。 顯示模塊：使用 PC 機界面顯示 。 (1) 高級 STM8 內(nèi)核，具有 3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu) (2) 程序存儲器： 8K字節(jié) Flash； (3) 數(shù)據(jù)存儲器： 640 字節(jié)真正的數(shù)據(jù) (4) EEPROM；可達 30 萬次擦寫 (5) RAM： 1K 字節(jié) (6) 到 工作電壓 (7) 靈活的時鐘控制， 4個主時鐘源 – 低功率晶體振蕩器 – 外部時鐘輸入 – 用戶可調(diào)整的內(nèi)部 16MHz RC – 內(nèi)部低功耗 128kHz RC (8)電源管理： – 低功耗模式 ( 等待、活躍停機、停機 ) – 外設(shè)的時鐘可單獨關(guān)閉 永遠打開的低功耗上電和掉電復位 (9)中斷管理 帶有 32 個中斷的嵌套中斷控制器 ,6個外部中斷向量，最多 27個外部中斷 圖 31 STM8S003F3P6 引腳圖 STM8S003F3P6 芯片 特性 與管腳說明： 第 5 頁 VDD： 數(shù)字部分 供電。 NRST:復位引腳。 OSCIN:晶振輸入。 PB 口：通用輸入輸出口。 PD 口：通用輸入輸出口。 穩(wěn)壓芯片型號為 。其特點如下： 第 6 頁 2．引腳說明 圖 23（ a） NRF24L01 PCB 圖 NRF24L01 模塊的引腳如圖所示，各自功能如下所述： PIN 1 ： VCC 電源， 輸入 PIN 2： CE 工作模式選擇， TX 或 RX 模式選擇 PIN 3 ： CSN SPI 片選使能，低電平使能 PIN 4 ： SCK SPI 時鐘 PIN 5 ： MOSI SPI 輸入 PIN 6 ： MISO SPI 輸出 PIN 7 ： IRQ 中斷輸出 PIN 8 ： GND 地線 3．該模塊在使用時應注意以下幾點： （ 1）除電源 VCC 和接地端， 所有的 pin 腳都可與 單片機 IO 口直連。推薦電壓 左右。（ a:與 P0口需要加 10K 的上拉電阻。比如 AVR 系列單片機如果是 5V 的，一般串接 2K 的電阻）。 本設(shè)計為 低 電平復位。 其電路如圖 24所示