无线温湿度采集系统设计说明
无线温度采集系统的设计

摘要本文介绍的是一个由单片机构成的无线温度控制系统,它利用8051单片机和DS18B20及数码管等其他器件实现。
温度测量部分工作原理是单片机利用DS18B20对温度进行采集,然后进行无线发送,接收端收到信号后,进行解码,之后实现温度显示。
温度控制部分工作原理是由键盘输入欲设定的温度。
温度控制信号送入CPU处理,通过PID算法输出控制信号,经无线收发电路发射出去,接受端收到信号经CPU处理控制半导体温控装置达到欲设定的温度。
本文对硬件和软件进行了框图设计,protel原理图设计,程序框图设计,源程序设计,文后附录了完整源程序。
随着工农业生产对温湿度的要求越来越高,准确测量温度变得至关重要。
本文设计主要是针对恶劣环境下的工业现场以及高科技大范围的农业现场,布线困难,浪费资源,占用空间,可操作性差等问题做出的一个解决方案。
该方案主要是利用热电偶采集外界的温度,利用无线传输实现在上位机显示采集到的温度,并对数据进行相应的对比和处理。
关键词:温度数据采集,无线传输,单片机,PC机目录摘要 0目录 (1)一、绪论 (3)二、系统方案的总体设计 (4)2.1 系统方案构想 (4)2.2 系统方案的确定 (4)2.2.1 传感器方案 (4)2.2.2 短距离无线通信模块方案 (5)2.2.3 系统控制及数据处理模块方案 (6)2.3 器件的选用 (7)2.3.1 数字式温度传感器的选择 (7)2.3.2 无线收发芯片的选择 (8)2.3.3 键盘显示模块的选择 (10)2.3.4 温度控制模块的选择 (11)三、无线温度采集原理 (11)3.1.无线温度采集的原理 (11)3.2.温度传感器简介 (11)四电路的硬件设计 (14)4.1 温度采集部分电路设计 (14)4.1.1 温度数据采集硬件接口电路 (14)4.1.2 数字式温度传感器 DS18B20 (15)4.2 无线收发电路的设计 (19)4.2.1 nRF401芯片的介绍 (19)4.2.2 典型应用电路说明 (20)4.3 单片机的选择 (22)4.4 键盘显示电路的设计 (22)4.4.1 键盘硬件电路的设计 (22)4.4.2 显示电路的设计 (23)4.5 温度控制部分电路设计 (25)4.5.1 D/A 转换电路 (25)4.5.2 比例积分电路 (25)4.5.3 半导体制冷器驱动电路 (28)4.6 相关控制电路设计 (29)五、系统的软件设计 (30)5.1 主程序设计 (30)5.1.1 上位机主程序 (31)5.1.2 下位机主程序 (31)5.2 子程序设计 (33)5.2.1 nRF401 的通信子程序 (33)5.2.2 温度测量子程序 (34)5.2.3 PID控制子程序 (34)六、制作与调试 (39)6.1 制作 (39)6.2调试 (41)七、总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)一、绪论随着社会的进步和生产的需要,利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落,温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。
温湿度采集无线通信系统设计

通信系统课程设计报告----温湿度采集通信模块指导老师:学院:班级:姓名:学号:年月日目录设计框图 (1)设计采用技术及模块说明 (2)温湿度测量 (2)传感器模块 (3)数据处理模块 (4)工作原理 (4)设计方案 (5)控制模块 (6)显示模块 (6)电源模块 (7)报警模块 (7)无线网络模块 (8)总结 (8)温湿度采集通信模块的设计在工农业生产过程中,许多原材料和产品必须保存于库房中,其中有些原材料和产品对存放库房的环境温度和湿度有一定的要求。
同时,许多生产车间和温室大棚等也同样对环境的温度和湿度有一定限制。
因此,对环境温度和湿度进行检测和显示,并将相关数据进行保存以及分析处理就显得尤为重要。
但是在库房、车间的原有结构上进行温湿度仪表布线将会非常困难,同时费用也高,并且传统的监测装备大多是有线的,线路多,布置起来比较复杂。
所以,利用无线通信系统来构建新型的监测系统显得的必要,无线通信监测系统特点是利用多节点来自动组网,布线简单,成本较低。
此款通信模块就采用了无线通信技术来完成将收集到的温湿度的数据及时的传输到手机或电脑的PC终端上。
在电子信息领域中,单片机的利用率是很高的,其有较高的稳定性,应用也比较广泛,在生产生活中也比较常见。
单片机的特点是体积小,有较高的集成性,内部可以有多种连接组成方式,外部也可以有较大的扩展,组成用户需要的系统,并且具有较强的处理能力,所以在该无线网络监测系统中利用单片机可以处理传感器传输的温湿度数据。
一、设计框图二、设计采用技术及模块说明1、温湿度测量对于温湿度,温度显而易见是指空气的温度,湿度的概念即为水蒸气在空气中的含量,通常用绝对湿度、相对湿度和露点表示。
绝对温度是指单位体积空气中实际所含的水蒸气的重量,单位为g/m3;相对湿度为空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比,当相对湿度为100%时,空气是饱和的;当相对湿度为1%并且空气为饱和的时候,蒸发和沉积处于平衡状态,到达平衡说明的蒸发增加的数量作为水分沉淀物;在0°C以上,气压和水汽含量不变时,空气中水蒸气因降低温度,使空气达到水汽饱和,开始发生凝结时的温度,称为露点,也叫露点温度。
无线温湿度采集系统设计

案 , 用 C 0 l3 0单 片机 配合铂 电阻两线制 测量 电路 和 HS l 1频率输 出电路 ,. 采 8 5 f3 l0 2 4GHzIM 频 S
段 射 频 收 发 芯 片 n F 4 0 作 为 发 送 和接 收 无 线 通 信 模 块 , C C 8 1 R 2L 1 由 Y7 6 O 3结 合 无 线 通 信 模 块 作 为 接 收 机 , 过 US 通 B将 温 湿 度 数 据 传 送 到 P C机 , 由 L b id wsC 显 示 实 时 温 湿 度 变 化 曲线 。 并 a W n o / VI 关 键 词 : 湿 度 采 集 ; Y C 8 1 ; a W id wsC 温 C 7 6 0 3 L b n o / VI
无线通 信模块 n F 4 0 R 2 L 1作 为基 础 , 由单 片 机 配合
P l 0铂 电阻两线 制 测量 电路 和 HS 1 1 度转 频 tO 10 湿
据 并通过 n F 4 0 R 2 L 1无 线模 块 将 数 据发 送 给 主 机 , 主机通 过 US B接 口将 数据传送 给 P C机 , 由 L b 并 a— Wid wsC 显 示实 时温度 变化 曲线 。 n o / VI
括 P l 0测 量 电路 , 1 0 t0 HS 1 1测 量 电 路 和 无 线 发射
模块; 主机部分 包括无 线接 收 模块 , B接 口和 P US C 机 界 面) 。系统 结构 如图 1 示 , 机采集 温湿度 数 所 从
存 、 字农业 、 数 医疗监 控等 行业尤 其重 要 。本 系统 以
No .2 0 v 01
文 章 编 号 : 0 8 1 3 ( 0 0 0 —5 00 1 0 - 5 4 2 1 ) 60 0 — 3
无线湿温度监测系统的设计

无线湿温度监测系统的设计无线湿温度监测系统是一种用于监测环境中湿度和温度的设备。
它可以实时获取数据,并通过无线传输方式将数据发送给中央控制器或者远程服务器。
本文将介绍无线湿温度监测系统的设计原理和技术要点。
一、引言无线湿温度监测系统的设计旨在解决传统有线监测系统的布线不便、易损坏等问题。
通过无线传输技术,可以实现对湿温度的实时监测,提高监测的灵活性和可靠性。
二、系统架构无线湿温度监测系统由传感器节点、数据传输模块和数据接收中心组成。
传感器节点负责采集环境中的湿温度数据,数据传输模块将采集到的数据通过无线传输方式发送给数据接收中心。
数据接收中心对接收到的数据进行处理和存储,并提供给用户查询和分析。
三、传感器节点设计1. 传感器选择:为了准确测量环境的湿温度,需要选择高精度的湿温度传感器。
一般采用数字式湿温度传感器,如DHT11或DHT22。
2. 信号转换:传感器输出的湿温度数据为模拟信号,需要进行模数转换。
可以使用单片机或者专用的模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号。
3. 无线通信:将转换后的数字信号通过无线模块发送给数据传输模块。
常用的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙和Zigbee等。
四、数据传输模块设计1. 选择无线通信协议:根据实际需求选择合适的无线通信协议,如Wi-Fi、蓝牙或Zigbee。
考虑到无线传输距离和功耗等因素,可以综合评估选择最适合的通信协议。
2. 数据编码与解码:将传感器节点发送的数据进行编码,并在数据接收端进行解码,确保数据的准确传输和接收。
3. 数据传输安全:对数据进行加密处理,确保数据传输过程中的安全性和可靠性。
五、数据接收中心设计1. 数据接收:数据接收中心通过选定的无线通信协议接收传感器节点发送的数据。
同时,可以支持多个传感器节点发送的数据。
2. 数据处理:接收到的数据进行解码和校验,确保数据的准确性。
对数据进行存储和管理,方便用户查询和分析。
3. 数据分析与展示:根据用户的需求,对湿温度数据进行分析和展示。
无线温湿采集系统设计PPT课件
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电源模块
电压转换模块
温湿度检测
NR F9 0 5 模块
C
C
无线发射模块
VC C
VC C
U6
B
S1 SW -PB
+ C5 10uF
R2 10K
P1.0
1
P1.1
2
P1.2
3
P1.3
4
P1.4
5
P1.5
6
P1.6
7
P1.7
8
9
P3.0 10
P3.1 11
P3.2 12
P3.3 13
P3.4 14
P3.5 1,以及显示芯 片组成。无线发射、接收功能是由nRF905完成。
第1页/共15页
采集模块硬件电路设计
本系统采用数字式温湿度传感器SHT10测量温 湿度,使用nRF905发送数据。
第2页/共15页
采集模块硬件电路设计
4
5
6
C
VC C
R11 4.7K
U4
B
DA TA
VD 1 10uF
C1 470uF
C2 104F
C4 10uF
C3 104F
3 VC C
GND 1
U2 AMS1 1 1 7
Vin Vo u t
C8 47uF
2 3.3V
C9 10uF
3.3V
1
P2.6
2
P2.5
3
P2.4
4
P3.4
5
P3.5
6
P3.2
7
P3.3
8
P2.3
9
P2.2 10
P2.1 11
P3.5 15
基于单片机的无线温湿度采集系统的的设计概要

目录设计总说明 (I)Design General Information (III)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 选题背景及意义 (1)1.3 国内外现状及发展趋势 (2)2 设计要求 (3)3 系统总体方案 (4)3.1 温湿度传感器的选择 (4)3.2 无线发射模块的元器件选择 (5)3.2.1 nRF905主要包括三种接口 (5)3.2.2 nRF905的工作模式 (6)3.3 单片机的选择 (7)3.4 显示模块的选择 (10)4 硬件电路设计 (12)4.1 温湿度采集模块的设计 (12)4.2 无线发射接收模块设计 (13)4.2.1 温湿度数据的控制发送 (13)4.2.2 温湿度数据的接收 (14)4.2.3 模拟SPI口的实现 (14)4.3 LCD1602液晶显示模块设计 (15)4.3.1 LCD1602的指令说明及时序 (16)4.4 电源模块的设计 (18)4.5 复位电路 (19)5 单片机对温度与湿度的控制 (20)6 软件设计 (21)6.1 采集模块软件设计 (21)6.2 发送接收模块软件设计 (22)6.3 显示模块软件设计 (26)7 调试 (27)结论 (28)参考文献 (30)附录A 系统总体原理图 (32)附录B 采集检测控制程序 (32)附录C 元器件清单 (47)致谢 (49)华北科技学院毕业设计(论文)基于单片机无线温湿度采集系统设计设计总说明温度湿度在工农业生产中占有很重要的地位,是工农业生产的重要组成数据。
温湿度过高会造成粮食发霉长芽,还会引起大棚蔬菜一系列的病害。
因此对其适时准确的测量就显得尤为重要。
而一般的测量过程较为复杂繁琐,误差还大。
比如现在所使用的水银,酒精温度计进行温度检测和用传统的物理模拟量的方法进行的湿度检测,这些温湿度检测计的刻度间隔通常都很密,不容易准确分辨,读数困难,而且他们的热容量还比较大,达到热平衡所需的时间较长,因此很难读准,并且使用非常不方便。
wifi温湿度监测系统方案说课讲解

wifi温湿度监控系统本方案包含如下四部分:第一部分:背景第二部分:技术方案第三部分:软件介绍日期:二〇二〇年三月九日一、温湿度自动监测系统背景及实施意义医药企业应当按照《药品经营质量管理规范(2012年修订)》(以下简称《规范》)的要求,在储存药品的仓库中和运输冷藏、冷冻药品的设备中配备温湿度监测系统(以下简称系统),对药品储存过程的温湿度状况和冷藏、冷冻药品运输过程的温度状况进行实时自动监测和记录,有效防范储运过程中可能发生的影响药品质量安全的各类风险,确保储存和运输过程的药品质量。
统一装配智能化的温湿度自动监测系统,以满足国家药品监管的要求和政策。
二、设计依据1)国家及行业有关法规、规范、标准、条例、规定GB/T50314-2000 <智能建筑设计标准>JJG205-2005 <机械式温湿度计检定规程>JJG(浙)77-2004 <数字湿度计检定规程>JJG(浙)76-2004 <数字温湿度计检定规程>JJF(浙)1049—2010 <温湿度记录仪校准规范>(IEC 801) <电磁兼容性标准>GB/T 15464─1995 <仪器仪表包装通用技术条件>GB/T 191─2000 <包装储运图示标志>第二部分:技术方案1、系统介绍本监控系统主要提供对医药、机房、车间储存环境,如阴凉库、常温库、冷库、普通仓库、洁净厂区、车间、机房等环境空间温度、湿度严格监控和管理。
系统通过WIFI网络对大面积的多点的温度、湿度进行联网监测记录,并将数据传输到PC机上进行数据存储与分析,并输出打印曲线,在设备异常情况下还以多种形式的报警通知相应人员。
2、系统功能方案采用无线WIFI温湿度实时监控系统,每个库房(冷柜)的WIFI温湿度采集节点通过当前的路由器将数据发送的指定的计算机或则云平台,每个库房(冷柜)的WIFI温湿度采集器会实时温湿度数据,数据采集异常超限就地实现声光报警。
无线温湿度收集系统

无线温湿度采集系统摘要:在生产和科学研究过程中的很多场合对环境的温湿度有较高的要求。
为了更方便快捷的监控环境温湿度,文中针对有线温湿度监测系统布线复杂、成本偏高以及后期维护不便的问题,结合无线传感器网络技术,设计和实现了一种基于ZigBee 技术的温湿度监测系统。
本方案采用星状网络结构,采用集成了51 内核的无线射频芯片CC2530 以及高集成度的数字温湿度传感器DHT11 构建节点硬件,并实现了节点软件。
测试结果表明,本系统具有低功耗、低成本、易于维护扩展等优点。
关键词:ZigBee,无线传感器网络,CC2530,温度,湿度Abstract:There are several requirements for the environmental temperature and humidity during production and scientific research processes.To conveniently and quickly monitor the environmental temperature and humidity and focus on the drawbacks of the wire temperatureand humidity detection system,such as complicated layout,high cost and discommodious maintenance,it designed and realized a temperatureand humidity joint testing system based on ZigBee and wireless sensor network technology.The asteroidal network topology is adopted,and the node hardware is built by using highly integrated DHT111 and the wireless RF chip CC2430 integrated with 51 MCU core.Also the node software is implemented.The experimental result implies that the system has some advantages as low energy consumption,low cost and convenient for maintenance and extension.Key words:ZigBee,wireless sensor network,cc2530,temperature,humidity目录1.前言 (1)1.1无线传感器网络简介 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3主要研究方向 (3)1.3.1新型智能传感器关键技术和传感系统 (3)1.3.2传感器网络的网络协议研究 (4)2.总体方案设计 (6)2.1方案比较 (6)2.2方案论证 (9)2.3方案选择 (10)3.单元模块设计 (11)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (11)3.1.1温湿度数据采集 (11)3.1.2实验中所用芯片DHT11 (11)3.1.3显示模块LCD1602 (13)3.2各单元模块的联接 (14)4.软件设计 (15)4.1 IAR Embedded Workbench IDE开发软件 (15)4.3 Z-Stack协议栈介绍 (16)4.4主要软件设计流程框图 (16)4.5核心程序代码 (16)5.系统调试 (19)5.1 Pretel 99SE介绍 (19)5.2硬件调试 (20)6.结论 (22)7.总结与体会 (23)8.参考文献 (24)附录1:原理图 (25)附录2:实物图 (26)附录3:元器件清单表 (27)附录4:相关设计软件 (28)1.前言无线传感器网络(WirelessS ensorN etwork WSN)是一种特殊的Ad-hoc网络是由许多无线传感器节点协同组织起来的,这些微型节点具有无线通讯、数据采集和协同合作能力,可以应用于布线和电源供给困难或人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合等.无线传感器网络节点可以随机或特定地布置在目标环境中,它们之间通讯通过特定的协议自组织起来,能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。
无线、温湿度模块说明书手册文档

温度采集说明1.整体说明本系统的主要功能是多点温度采集,系统由一个读卡器。
多个采集器和上位机软件构成。
采集器负责采集温湿度数据,并通过ZigBee无线网络将数据上传到读卡器中,读卡器与PC 机连接,其负责将接收采集器的上传的数据,并且将上位机的指令发送给采集器。
上位机软件可以将读卡器读取到的数据显示出来,并经行统计,同时还能对采集器经行配置。
2.准备工作>模块与底板连接方法[请暂时不要接入电脑]USB底板接法注意:USB板可以直接接入电脑的USB接口。
B底板接入电脑4.打开电脑,安装USB转串口驱动USB转串口驱动程序安装的方法和步骤和仿真器驱动的安装基本相同,但首次使用USB转串口的时候,系统会自动找到硬件,请不要选择自动安装,将光盘中的驱动程序拷贝到硬盘中,然后找到驱动程序位置,安装,如下图所示。
系统安装完驱动后提示完成对话框,点击完成退出安装 查看和修改USB转串口的串口端口号[注意:不推荐使用com1-3,如默认为com1-3,请修改]5.采集器采集器采集器分为普通模式与设置模式,普通模式下采集器每隔一个时间间隔将向读卡器上传一组温度数据,每上传十组数据采集器自动上传一组硬件信息帧。
按下采集侧面的按键时采集器进入配置模式,用户此时可以通过上位机软件配置采集器。
传感器采集器6.读卡器读卡器由一个ZigBee模块与一个USB底板组成,读卡器也分为两种模式:透传模式和ModBus模式。
透传模式下读卡器直接将接收到的采集器数据发送给上位机,若处于MdoBus 模式,则读卡器将接收到的数据保存,直到上位机发除读取命令时,才将数据发送给上位机。
Ps:第一次接入USB底板可能需要安装驱动,安装流程见上文。
7.上位机采集器的数据显示与采集器设置都通过上位机软件来实现。
具体操作如下:打开上位机软件打开后界面如下图:设置连接参数。
连接成功后软件进入检测界面。
界面说明如下:右键点击采集器部分可查看具体曲线图(请选择没有文字显示的部分点击右键)。
基于ZigBee的无线温湿度采集系统设计概要

8 总结与展望
2018/10/25
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
ZigBee技术具有低成本、低功耗、低速率的特点和高 可靠性、组网简单、灵活等优势。ZigBee技术主要领域有 大棚温湿度采集控制、家庭办公自动化、工业与环境监测 及人员定位与医疗护理等。 ZigBee技术满足了无线通信、网络大范围覆盖、网络 灵活性高以及维护管理方便等要求,是将来物联网发展的 趋势。 由于ZigBee网络覆盖范围有限,本文将ZigBee网络与 北京韦加航通科技有限公司的C008设备网络配合使用,实 现远程大范围监控。
2018/10/25
1 绪论
1.2 系统设计思路
ZigBee系统设计思路如下图:
温湿度采集系统
系统硬件设计
系统软件设计
协调器 节点电 路设计
路由器 节点电 路设计
采集 节点电 路设计
系统 协议 设计
系统 网络 设计
设备 通信 设计
DHT11 上位机 数据采 软件 集设计 设计
2018/10/25
1 绪论
ZigBEE网络
C008终端
2018/10/25
2 ZigBee协议简介
2.1 ZigBee网络设备
IEEE(电气和电子工程师协会)定义了两种不同类型的 设备:一种是全功能设备(FFD),另一种是简化功能设备 (RFD)。FFD能够转发其他设备的数据帧,与多个其它的 FFD或多个RFD进行通信;RFD不能同其他终端节点通信, 只能够同FFD进行通信。 ZigBee技术支持星型网、树状网和网状网三种网络拓 扑,其网络中有三种的数据通信机制:单播(Unicast)、组播 (Multicast)和广播(Broadcast)。
3 系统硬件设计
基于ZigBee的无线温湿度采集系统设计讲解

2019/9/8
1 绪论
1.2 系统设计思路
ZigBee系统设计思路如下图:
温湿度采集系统
系统硬件设计
系统软件设计
协调器 路由器 采集 节点电 节点电 节点电 路设计 路设计 路设计
采集节点
PC机
ZigBee 路由器
串口
ZigBee 路由器
ZigBee 路由器
ZigBee 协调器
硬件平台的选择:
பைடு நூலகம்
采集节点
采集节点
2019/9/8
本文设计的系统选用TI的CC2530 SoC芯片作为ZigBee 无线网络的硬件解决方案。
3 系统硬件设计
3.2 协调器电路设计
CC2530核心电路设计
ZigBEE网络
网口
C008终端
网口
ZigBEE网络
C008终端
2019/9/8
C008基站
网口
ZigBEE网络
C008终端
网口
ZigBEE网络
C008终端
2 ZigBee协议简介
2.1 ZigBee网络设备
IEEE(电气和电子工程师协会)定义了两种不同类型的 设备:一种是全功能设备(FFD),另一种是简化功能设备 (RFD)。FFD能够转发其他设备的数据帧,与多个其它的 FFD或多个RFD进行通信;RFD不能同其他终端节点通信, 只能够同FFD进行通信。
燕山大学
基于ZigBee的无线温湿度采集系统设计
——本科毕业论文
2019/9/8
学 院:电气工程学院 年级专业:10级自动化 学生姓名:*** 指导教师:***
wifi无线智能温湿度采集器设计方案

一、系统设计目标
1、实现节点的wifi无线数据传输。 2、温湿度超过警戒点,声光报警。 3、整个设计达到工业级要求。
4、外壳设计为防腐完全密封塑料外壳。 5、采用适配器和电池两种供电方式,电池外挂方便充电。 6、提供java语言采集接口。
二、硬件设计
本产品的硬件部分主要由以下几个模块组成: 1、MCU主芯片模块。实现温湿度数据的处理、传输及产品其他大部分事件的处 理。 2、RTU时钟模块。为电路提供时序,实现电路合理休眠及唤醒,实现整个电路 能耗的最低化。 3、温湿度传感模块。本设计采用的是数字温湿度传感模块,无需在主芯片中 做AD转换处理,简化了电路及设计的复杂程度。此模块是本设计的关键部分,温 湿度信号由本模块提供。
上位机软件流程图
下位机软件流程图
四、产品基本参数
•温度测量范围:-25℃~+60℃ 温度测量精度:±0.5℃(-10℃~+60℃ ) •湿度测量范围:5%~95%(非凝结) 湿度测量精度:±4.5%RH(典型值 ) •网络接口:无线 (Wi-Fi) •无线标准:IEEE 802.11b;802.11g •通讯距离:100米(无障碍)* • 频率范围:2.412-2.484 GHz •支持协议:ARP,UDP,TCP/IP,Telnet,ICMP,SNMP,DHCP等 •供电电源:5V DC,300mA以上
赛普尔无线温湿度采集器设计方案
湖南华辰智通科技有限公司
概述
随着电气技术、微电子技术与WIFI技术的飞速发展及普及,仓贮系统检测、 控制、管理自动化已迫在眉睫,因此建立一种管理科学、操作简便、运行可靠的 高效率控制系统已是必需。为此,设计以PC机为控制核心,基于数字温和湿度传 感器的自动测试系统对库区内每个库房中各仓位的温度及湿度的变化情况进行实 时无线自动测试,显得越来越有必要了。一旦出现异常现象便于及时处理,有效 地提高事故的预见性和工作效率。特别是对于烟草这种对温湿度要求较高的产品, 尤为必要。
无线温度采集系统设计
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无线温度采集系统设计1原理无线温度采集系统是一种基于射频技术的无线温度检测装臵。
本系统由传感器和接收机,以及显示芯片组成。
传感器部分由数字温度传感器芯片18B20,单片机89S52,低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成,传感器采用电源供电;接收机无线接收来自传感器的温度数据,经过处理、保存后在LCD1602上显示,所存储的温度数据可以通过串行口连接射频装臵与接收端进行交换。
无线温度的采集主要基于单线数字温度传感器DS18B20芯片。
Dallas 半导体公司的单线数字温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性,适合于恶劣环境的现场温度测量,支持3V~5.5V的电压范围, DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C。
数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件,它集温度测量,A/D转换于一体,具有单总线结构,数字量输出,直接与微机接口等优点。
既可用它组成单路温度测量装臵,也可用它组成多路温度测量装臵,文章介绍的单路温度测量装臵已研制成产品,产品经测试在-10℃-70℃间测得误差为0.25℃,80℃≤T≤105℃时误差为0.5℃,当T>105℃误差为增大到1℃左右。
温度数据的无线传输主要是基于低功耗射频传输单元NRF905芯片。
nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器,工作电压为1.9~3.6V,32引脚QFN封装(5×5mm),工作于433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道,频道之间的转换时间小于650us。
无线温湿度测量系统设计
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基金项 目 :本文 受 电子 科技 大学 中 山学院质 量 工程资 助 。项 目编 号 :Z G 2 0 J T 0 LC 09X D 1
无线温湿 度测量系统设 计
进行。而是每隔 T时 间( T根据 实际需要而 定 ,本 系统 选用 1s采集 一次 ,其余时间 ) 由于低功耗的要求使得 MC 处于休眠状 U
4 系统 测试
本 系统分 别在 A、 B、c三个不同环境
中测量温湿度 ,测量结果 和参考数据误 差
小于 1 %,其测试结果和参考数据 如下表:
B
C
6% 9
8% 1
2. 2 85 ℃ 94 ℃
3 ℃ 3 . 1 6 24 ℃
I 两台压缩机都存在润 滑油损耗量 较大 的 l 统 。该 系统在 P D控制下能实现小球沿平 l 板上给定轨迹 运动或定位于平板上任意给 问题。经过先后两次对压缩机进行检修后
总结发现导致压缩机 机械密封泄漏的主要 定位 置 。 系统联 调结果 表 明所构 造的小 球运动平台控 制系统具有快速的响应和较 高的位 置控 制精 度 ,可以 用于实 验室 的 控制 理论 教学 实验 平台 ,根 据需 要可对 PD算法进行拓展 ,或基。 I 此平台研究其 原 因为:①机械 密封 密封面损 坏;② O型 圈大 多数都有缺 口或 断裂 的现象 ;③在 O 型圈的装 配过程 中,由于装配方法不合适 可能导致装 配后扭 曲。
胡云峰 李飞鹏 陈李胜 文毅 电子科技 大学中山学院 5 8 0 2 42
态 。 其 程 序 流 程 如 图 3 所 示 。 其 中 At g lL进入休 眠状态是通过对 S me a 6 E编
无线温度湿度收集系统的设计
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毕业设计(论文)题目:无线温度湿度采集系统的设计院系:专业:班级:姓名:学号:指导教师:无线温度湿度收集系统的设计【摘要】随着工业农业等相关产业的不断进展,温度和湿度的测量在实际生活中的应用愈来愈普遍。
如现代温室大棚,酿造酒类,微生物发酵,药物制造等方面均对温度湿度的要求严格。
本设计为一个无线温湿度收集系统。
以STC89S52为主要芯片,利用数字式温湿度传感器DHT11收集温湿度,把搜集到的数据传给单片机STC89S52,再用无线发射模块Nrf24l01将通过处置的数据发射出去。
单片机通过模拟SPI口跟NRF24L01之间传送数据。
同时,NRF24L01具有接收功能,接收模块的NRF24L01将接收到的数据传给STC89S52,最后用数字显示屏LCD1602将通过单片机处置后的数据显示出来。
【关键词】STC89S52 数据处置温度湿度Design of wireless temperature humidity acquisition system【Abstract】With the continuous development of industry and agriculture and related industries, the temperature and humidity measurement used more and more widely in the practical life. Such as modern greenhouses, brewing wine, microbial fermentation, so on drugs manufacture of temperature humidity requirements strictly. Therefore, to design a wireless temperature and humidity acquisition system. STC89S52 as the main chip, using digital temperature and humidity sensor DHT11 to collect temperature and humidity. Pass the collected data to MCU STC89S52, reoccupy NRF24L01wireless transmitting module data will be processed. Single chip microcomputer simulation SPI mouth to transmit data between NRF24L01, meanwhile, has the function of receiving, receiving modules NRF24L01will receives the data to STC89S52 devices, with digital display LCD1602 will finally after dealing with the single chip microcomputer of data displayed. 【Key word】STC89S52 data processing Temperature humidity目录1 绪论 0引言 0选题背景及意义 0国内外现状及进展趋势 0研究内容 (1)2 系统整体设计方案 (2)温湿度传感器的选择 (2)无线发射模块的元器件选择 (2)NRF24L01主要包括三种接口 (3)NRF24L01的工作模式 (3)单片机的选择 (4)显示模块的选择 (5)3 硬件电路设计 (6)温湿度收集模块的设计 (7)无线发射接收模块设计 (7)温湿度数据的控制发送 (7)温湿度数据的接收 (8)模拟SPI口的实现 (8) (9) (9)LCD1602液晶显示模块设计 (9)电源模块设计 (10)4 软件设计 (10)收集模块软件设计 (10)发送接收模块软件设计 (11)显示模块软件设计 (15)调试 (15)结论 (16)1 绪论引言温度湿度在工农业生产中占有很重要的地位,是工农业生产的重要组成数据。
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无线温湿度采集系统设计作者:xx 指导老师:xx农业大学工学院 xx级电子信息工程 230036摘要:温湿度测量广泛应用于工农业领域,为了避免传统布线安装的测量不便,以及所引起的电磁干扰和信号衰减,达到对温湿度的精确测量,设计并实现了一种无线数据采集系统。
该采集系统是以AT89S52单片机为核心,利用数字式温湿度传感器SHT10进行测量,将测量数据传送至单片机AT89S52,经过处理从无线发送模块nRF905发射出去,单片机通过模拟SPI口实现与nRF905之间的通信,因为nRF905兼具发射和接收功能,经过一定距离的传输,无线接收模块将接收到的数据送单片机串口,进行数据识别以及通过LCD1602显示温湿度,成功地实现了无线温湿度的数据采集。
关键词:nRF905 AT89S52 AHT101 引言温度、湿度是工农业生产的主要环境参数,在工农业生产实践中占有重要地位,对其进行适时准确的测量具有重要意义。
而传统的温湿度传感器需通过较复杂的电路才能将温度信号转化为数字信号,且远距离传输会引起较大的误差。
本系统采用单总线数字温湿度传感器SHT10,直接将温湿度变为数字信号,配合单片机及无线通信模块nRF905进行无线数据传输,达到实时采集的目的。
利用单片机对温、湿度控制具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低,简单灵活等优点,很好的满足了工艺要求。
本文介绍了利用AT89S52单片机进行温度和湿度检测的智能化方法。
2 设计要求无线温度、湿度采集系统是家庭信息智能化的一个部分,也独立应用于农业大棚温湿度监控。
传统的布线安装给使用带来很大不便,为了解决这一问题,本设计需要设计一款无线温湿度采集系统,通过无线的方式实现主机对各采样点的温度、湿度信息进行监控。
本设计是实现温度和湿度的测量和实时监控,通过单片机(AT89C52)直接连接SHT10,将测量得到的温度和湿度数据显示在液晶屏上。
上位机的数据经过无线传输及显示后再被传输至接受端的89S52单片机中,然后再由单片机将数据转化为可以由液晶显示板1602显示的数据。
3 系统总体方案无线温湿度采集系统是一种基于射频技术的无线湿温度检测装置。
本系统由传感器和接收机,以及显示芯片组成。
传感器部分由数字温湿度度传感器芯片SHT10,单片机AT89S52,低功耗射频传输单元nRF905和天线等组成。
传感器采用电源供电,接收机接收来自传感器的温度数据,经过处理、保存后在LCD1602上显示,所存储的温度数据可以通过串行口连接射频装置与接收端进行交换。
单片机对nRF905 的对外接口进行SPI 读写操作,以此来控制nRF905 的工作模式以及相关收发数据的操作,从而完成无线数据传输。
32 bit32 bit图1 系统通讯方式及总体框图4 采集模块硬件电路设计本系统采用AT89S52单片机作为主控制器,显示单元采用LCD1602液晶显示,通过温湿度度传感器SHT10实现温湿度的采集,通过射频芯片nRF905实现无线数据传输和接收。
采集模块框图2所示。
图2 采集模块框图4.1 电源模块的设计输出+5V直流电源为设计中各个分电路、器件供电。
如图3所示。
图3 电源模块电路图4.2 SHT10温湿度传感器传统的温湿度传感器将温湿度转换成可以测量的电压或电容进行计算,虽然价格便宜,但可靠性不高,而且电路复杂,需要通过A/D转换器转换才能将电信号转换成数字信号。
而数字式传感器测量得到的是数字量,可以直接与单片机相连。
因此本设计传感器选择的是数字式温湿度传感器SHT10。
数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件,它集温度测量,A/D转换于一体,具有单总线结构,数字量输出,直接与微机接口等优点。
既可用它组成单路温度测量装置,也可用它组成多路温度测量装置,文章介绍的单路温度测量装置已研制成产品,产品经测试在-10℃-70℃间测得误差为0.25℃,80℃≤T≤105℃时误差为0.5℃,当T>105℃误差为增大到1℃左右。
传统的模拟式湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程,因此测量精度难以保证,且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。
为了克服这些缺点,本设计采用瑞士Sensirion公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器SHT10。
该传感器采用独特的CMOSensTM技术,具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。
图4 温湿度采集模块单片机与SHT10接口电路部分:SHT10的SCK口和DATA口分别与单片机的P1.6口和P1.7口连接,DATA需要一个外部的上拉电阻(4.7kΩ)将信号提拉至高电平,只有当DATA为高电平时,SHT10才开始工作,如图4所示。
4.3 AT89S52芯片介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,可以与MCS-51单片机产品可以兼容。
AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片晶振及时钟电路。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
AT89S52是片有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单、可靠。
用AT单片机构成最小系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图 AT89S52单片机最小系统所示。
由于集成度的限制,单片机最小应用系统只能作一些小型的控制单元。
其应用特点:①有可供用户使用的大量I/O口线;②部存储器容量有限;③应用系统开发具有特殊性。
图5 单片机引脚图4.3.1 时钟电路AT89S52虽然有部振荡电路,但要形成时钟,必须外部附加电路。
AT89S52单片机的时钟产生方法有两种,一种是部方式,利用时钟部的振荡电路产生时钟信号;另一种是外部方式,时钟信号由外部引入。
本设计采用部时钟方式,利用芯片部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件,部的振荡电路便产生自激振荡。
本设计采用最常用的部时钟方式,即用外接晶体和电容组成的并联谐振电路。
振荡晶体可以在1.2MHZ到24MHZ之间选择,常用的晶振频率有6MHZ、12MHZ和11.0592MHZ。
电容CX1和CX2主要是帮助起振,称为谐振电容,电容值无严格要求,但电容的取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响,CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值,当时钟频率为12MHZ时典型值为30pF。
所以本设计中振荡晶体采用12MHZ,电容选择30pF。
4.3.2 复位电路AT89S52的复位是由外部的复位电路实现的。
复位引脚RST通过一个斯密特触发器来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到部复位操作所需要的信号。
图6 单片机最小系统4.4 nRF905功能的实现nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器,一个带解调器的接收器,一个功率放大器,一个晶体震荡器和一个调节器组成。
Sho ckBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC,可以很容易通过SPI接口进行编程配置。
nRF905系统原理图见附录C。
4.4.1 nRF905的接口nRF905主要包括三种接口:1)、模式控制接口:该接口由PWR、TRX_CE、TX_EN组成控制由nRF9 05组成的高频头的四种工作模式:掉电和SPI编程模式;待机和SPI编程模式;发射模式;接收模式。
2)、SPI接口:SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。
在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参数;在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。
3)、状态输出接口:提供载波检测输出CD,地址匹配输出AM,数据就绪输出DR。
4.4.2 nRF905的工作模式nRF905有两种工作模式和两种节能模式。
两种工作模式分别是ShockBurst TM接收模式和ShockBurstTM发送模式,两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。
nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三个引脚决定。
与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片进行,数据速率由微控制器配置的SPI接口决定,数据在微控制器中低速处理,但在nRF905中高速发送,因此中间有很长时间的空闲,这很有利于节能。
由于nRF905工作于ShockBurstTM 模式,因此使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。
在ShockBurstTM接收模式下,当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后,地址匹配(AM)和数据准备好(DR)两引脚通知微控制器。
在ShockBurstTM发送模式,nRF905自动产生字头和CRC校验码,当发送过程完成后,数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。
由以上分析可知,nRF905的ShockBurstTM收发模式有利于节约存储器和微控制器资源,同时也减小了编写程序的时间。
(1)nRF905的发送流程A. 当微控制器有数据要发送时,通过SPI接口,按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给nRF905,SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定;B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN,激发nRF905的ShockBurstTM发送模式;C. nRF905的ShockBurstTM发送:射频寄存器自动开启;数据打包(加字头和CRC校验码);发送数据包;当数据发送完成,数据准备好引脚被置高;D. AUTO_RETRAN被置高,nRF905不断重发,直到TRX_CE被置低;E. 当TRX_CE被置低,nRF905发送过程完成,自动进入空闲模式。
ShockBurstTM工作模式保证,一旦发送数据的过程开始,无论TRX_EN和TX_EN 引脚是高或低,发送过程都会被处理完。
只有在前一个数据包被发送完毕,nRF905才能接受下一个发送数据包。
(2)nRF905的节能模式nRF905的节能模式包括关机模式和空闲模式。
在关机模式,nRF905的工作电流最小,一般为2.5uA。
进入关机模式后,nRF905保持配置字中的容,但不会接收或发送任何数据。
空闲模式有利于减小工作电流,其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。
在空闲模式下,nRF905部的部分晶体振荡器处于工作状态。
nRF905在空闲模式下的工作电流跟外部晶体振荡器的频率有关。
4.4.3 器件配置所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。
SIP接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。