无线温湿度监测系统设计毕业设计(编辑修改稿)

无线温湿度监测系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

晶振电路。 Reset接复位电路，链接一个按键，对单片机进行复位操作。 NRF24L01，用于接受数据或者发送数据，具体电路原理如图。 测量发射控制系统 显示控制控制系统 无线收发电路 显示电路 键盘电路 声光报警电路 温湿度采集电路 陕西理工学院毕业 设计 第 6 页 共 48 页 1 4 0 2 3 93 3 84 3 75 3 66 3 57 3 48 3 39 3 21 0 3 11 1 3 01 2 2 91 3 2 81 4 2 71 5 2 61 6 2 51 7 2 41 8 2 31 9 2 22 0 2 1 lcd液晶显示屏STC89C51无线发送二极管三极管报警器继电器驱动按键电路5 v复位电路晶 振 电 路 图 控制显示子系统 原理图 在测量发射子系统中，单片机 DHT11的 2管脚链接，用于接受温度传感器通过总线传输的数据， NRF24L01链接，用于接受数 据或者发送数据， 管，通过点亮二极管显示当前的收发数据状态。 EA/VA接 5V电压 X1， X2接晶振电路。 Reset接复位电路，链接一个按键，对单片机进行复位操作，具体电路原理如图。 1 4 0 2 3 93 3 84 3 75 3 66 3 57 3 48 3 39 3 21 0 3 11 1 3 01 2 2 91 3 2 81 4 2 71 5 2 61 6 2 51 7 2 41 8 2 31 9 2 22 0 2 1 STC89C51无线发送二极管5 v复位电路晶 振 电 路温湿度传感器 图 测量发射子系统 原理图 温湿度采集电路模块的设计 DHT11数字温湿度传感器 是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。 传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC测温元件，并与一个高性能 8位单片机相连接。 因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价陕西理工学院毕业 设计 第 7 页 共 48 页 比极高等优点。 校准系数以程序的形式存在 OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。 单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。 产品为 4针单排引脚封装，连接方便 [3]。 DHT11的供电电 压为 3－ ，引脚说明如表。 电压源为 5V电压，与 DHT11的 1管脚链接。 2管脚与单片机链接，用于传递数据， 3管脚悬空， 4管脚接地。 电源引脚（ VDD， GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波，电路图如图。 表 DHT11引脚说明表 pin 名称 注释 1 VDD 供电 DC 2 DATA 串行数据，单总线 3 NC 空脚，请悬空 4 GND 接地，电源负极 VCCDATANCGNDR 3 4 . 7 K5 V单 片 机 图 温湿度 传感器 DHT11 电路图 控制显示子系统 发送一次开始信号后 ,DHT11从低功耗模式转换到高速模式 ,等待主机开始信号结束后 ,DHT11发送响应信号 ,送出 40bit的数据 ,并触发一次信号采集 ,用户可选择读取部分数据 .从模式下 ,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集 ,如果没有接收到主机发送开始信号 ,DHT11不会主动进行温湿度采集 .采集数据后转换到低速模式。 无线收发电路模块的设计 NRF24L01是一款新型单片射频收发器件 ,工作于 ～ ISM频段。 内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块 ,并融合了增强 Shock Burs技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。 因为 NRF24L01工作电业为 ，但是电源电压为 5V， 所以用调压器 LM1117组成稳压电路，将 5V电压稳定为。 发射数据时，首先将 NRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址 TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由 SPI口写入 NRF24L01缓存区， TX_PLD必须在 CSN为低时连续写入，而 TX_ADDR在发射时写入一次即可， 然后 CE置为高电平并保持至少 10μ s，延迟 130μ s后发射数据。 若自动应答开启，那么 NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址 TX_ADDR一致）。 如果收到应答，则认为此次通信成功， TX_DS置高，同时 TX_PLD陕西理工学院毕业 设计 第 8 页 共 48 页 从 TX FIFO中清除。 若未收到应答，则自动重新发射该数据 (自动重发已开启 )，若重发次数 (ARC)达到上限， MAX_RT置高， TX FIFO中数据保留以便在次重发。 MAX_RT或 TX_DS置高时，使 IRQ变低，产生中断，通知 MCU。 最后发射成功时 ,若 CE为低则 NRF24L01进入空闲模式 1。 若发送堆栈中有数据且 CE为高，则进入下一次发射。 若发送堆栈中无数据且 CE 为高，则进入空闲模式 2[5]。 接收数据时 ,首先将 NRF24L01配置为接收模式，接着延迟 130μ s进入接收状态等待数据的到来。 当接收方检测到有效的地址和 CRC时，就将数据包存储在 RX FIFO中，同时中断标志位 RX_DR置高， IRQ变低，产生中断，通知 MCU去取数据。 若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。 最后接收成功时，若 CE 变低，则 NRF24L01进入空闲模式 1[5]。 SPI口为同步串行通信接口，最大传输速率为 10Mb/s，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。 但针对单个字节而言，要先送高位再送低位。 与 SPI相关的指令共有 8个，使用时这些控制指令由 nRF24L01的 MOSI输入。 相应的状态和数据信息是从 MISO输出给 MCU[5]。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S51VCC12345678CONS2GNDMISOSCKCECSNMISIIRQ+CECSNSCKMISOMISIIRQVCCGND10uFC710uFC8Cap Pol1+Vin VoutGNDLM317R15200R16600 图 NRF24L01 使用 电路 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型 [4]。 压电式蜂鸣器 : 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。 有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。 当接通电源后（ ～ 15V直流工作电压） ,多谐振荡器起振 ,输出 ～ ，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声 [4]。 电磁式蜂鸣器：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈 和磁铁的相互缠绕 [4]。 报警采用控制器输出脉冲信号经一级放大电路驱动蜂鸣器报警的实现 ， 电路原理图如图 所示。 陕西理工学院毕业 设计 第 9 页 共 48 页 三 极 管5 v 电 源扬 声 器电 阻接 地单 片 机 图 报警电路原理图 蜂鸣器额定电流 IB≤ 30mA，而对于 AT89S52单片机， P1口的灌电流为 1． 6mA，拉电流为60μ A，由此可见，仅靠单片机的 P1口电流是不能驱动蜂鸣器的，必须使用集晶体管放大电路，为了使单片机消耗的功率更小，所以使用 PNP型晶体管 9012。 显示 电路模块的设计 显示模块选用 1602字符型液晶模块 1602字符型液晶模块是点阵型液晶，驱动方便，经编码后显示内容多样化。 显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低的优点。 芯片工作电压为 — ，工作电流为 ()。 1602字符型 LCD通常有 14条引脚线或 16条引脚线的 LCD， 其中 1管脚一般接地， 2管脚链接电压源 ， 3管脚链接两个电阻，调整 LCD对比度，一般选用一个 10K和 3K的电阻， 714管脚链接单片机， 1516 位调整 LCD背光， 各个脚的功能如表。 系统采用 P0口与液晶数据端口相连接， RS、 W、 E控制引脚相连，电路图如 表。 表 1602 管脚功能 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接电源（ +5V） 3 V0 LCD 对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高 4 RS RS 为寄存器选择，高电平时选数据寄存器、低电平时选指令寄存器。 5 R/W R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 6 E E(或 EN)端为使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三态 、 双向数据总线 1 位 9 DB2 底 4 位三态、 双向数据总线 2 位 10 DB3 底 4 位三态、 双向数据总线 3 位 11 DB4 高 4 位三态、 双向数据总线 4 位 12 DB5 高 4 位三态、 双向数据总线 5 位 13 DB6 高 4 位三态、 双向数据总线 6 位 14 DB7 高 4 位三态、 双向数据总线 7 位（最高位）（也是 busy flag） 陕西理工学院毕业 设计 第 10 页 共 48 页 GNDVCCVORSRWE DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BG VCCBG GNDL C D 1 6 0 22P25P26P27P00 P01P02P03P04P05P06P07V C CV C C 图 1602 液晶显示电路原理图 系统 电路及说明。