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淘豆网网友近日为您收集整理了关于基于单片机的无线温湿度采集系统设计(有protel源图+ppt+软件+中英文翻译+开题报告+任务书)的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：毕业论文(设计)论文题目无线温湿度采集系统设计二零一一年六月目录1 引言………………………………………………………………………………12 设计要求…………………………………………………………………………13 系统总体方案……………………………………………………………………14 采集模块硬件电路设计…………………………………………………………24.1 电源模块设计…………………………………………………………………24.2 SHT10温湿度传感器……………………………………………………………34.3 AT89S52芯片介绍………………………………………………………………44.3.1 时钟电路……………………………………………………………………44.3.2 复位电路………………………………………………………………………54.4 nRF905功能的实现……………………………………………………………54.4.1 nRF905的接口………………………………………………………………54.4.2 nRF905 的工作模式…………………………………………………………64.4.3 器件配置……………………………………………………………………74.4.4 nRF905供电电源……………………………………………………………85 接收模块硬件电路设计…………………………………………………………85.1 nRF905的接收流程……………………………………………………………85.2 LCD1602液晶显示………………………………………………………………96 软件设计…………………………………………………………………………106.1 采集模块软件设计……………………………………………………………106.2 接收模块软件设计……………………………………………………………126.3 nRF905通过SPI口与单片机通讯…………………………………………137 系统调试与性能分析……………………………………………………………14结论…………………………………………………………………………………15致谢…………………………………………………………………………………15参考文献……………………………………………………………………………16附录A 发射模块电路图……………………………………………………………18附录B 接收模块电路图……………………………………………………………19附录C nRF905原理图………………………………………………………………20附录D 实物图………………………………………………………………………21无线温湿度采集系统设计摘要:温湿度测量在工业生产中有着广泛的应用。通常,要实现温湿度测量和自动控制,监控室与现场之间必须敷设大量的电缆,这是一个麻烦的问题。本文提出采用无线温湿度测量的方案,不必敷设电缆,可以节省费用和时间。该采集系统是以AT89S52芯片为主要,利用数字式温湿度传感器SHT10进行收集,将收集数据传给单片机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,经过一定距离的通信,接受模块通过NRF905将数据传给AT89S52,单片机经处理后,将数据传给显示屏LCD1602.完成无线数据采集与发送。关键词:nRF905 AT89S52 AHT101 引言温度、湿度是工农业生产的主要环境数据,在工农业生产实践中占有重要地位,比如湿度大温度高的话会使粮食发芽,***,有可能还会导致二氧化碳的增加,使进入的工人窒息如果粮食发芽,会导致温度升高,从而发生火灾等。所以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芯片 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 对温湿度进行智能化采集的过程。2 设计要求温湿度的测量在仓库管理,生产制造,科学研究以及日常生活中被广泛应用。传统的温湿度测量采用有线测控系统,实施网络布线工程,大大增加了系统成本,降低了系统灵活性,可维护性与可扩展性。把无线通信技术应用到温湿度测量系统中,由传感器实时采集各节点处温湿度的信息,经处理后通过无线数据采集系统将温湿度信息传输到监控终端,从而实现集成化,低成本和易操作的目的。本设计是实现温度和湿度的测量和实时监控,通过单片机 AT89S52 直接连接传感器,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 AT89S52,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。nRF905温湿度 M 433MHZ M传感器 C 无线发射无线接收 C 液晶显示电源 U U采集模块接收模块Preamble Address Pay_Load CRC32 bit 32 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。SHT10传感器 MC 发送模块电源 U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。1 2 3321D1BR IDG EVin1+5V3GND2U1LMuFCFC410uFVD 110uFR11KVC CT?TRA NS1~220V9V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,但精度不高,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。瑞士 sensiron 司推出了 shtxx 单片数字温湿度集成传感器,采用 CMOS 过程微加工专利技术,确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性,该传感器由两个电容式聚合体测湿元件和一个隙式测温元件组成,并与一个 14 位 A/D 转换器以及一个 2-wire 数字接口在单芯片中无缝结合,使得该产品具有功耗低,反应快,抗干扰能力强等优点。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 CMOS 8位微控制器,具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完543VC CP1.6P1.7R114.7KVC CGN D3DA TA4SCK1VC C2U4SHT10全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程 Flash,使得 AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。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,片内晶振及时钟电路。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 内容被保存,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 是片内有 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:有可供用户使用的大量 I/O 口线; 内部存储器容量有限;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虽然有内部振荡电路,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,一种是内部方式,利用时钟内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。本设计采用内部时钟方式,利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件,内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式,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,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。2 3 4Y112MHZC630PC730PVC CS1SW -PB+ C510uFR210KP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTA L118XTA L219GN D20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.40U6AT89S52P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VC CR3 1KR4 1KR5 1KR6 1KR10 1KR7 1KR8 1KR9 1KP2.7VC C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。ShockBurst 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 nRF905 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。表 1 nRF905 的引脚说明管脚名称管脚功能说明1 VCC 电源电源+3.3—3.6V DC2 TX_EN 数字输入 TX_EN=1 TX 模式 TX_EN=0 RX 模式3 TRX_CE 数字输入使能芯片发射或接收4 PWR_UP 数字输入芯片上电5 uCLK 时钟输出本模块该引脚废弃不用,向后兼容6 CD 数字输出载波检测7 AM 数字输出地址匹配8 DR 数字输出接收或发射数据完成9 MISO SPI 接口 SPI 输出10 MOSI SPI 接口 SPI 输入11 SCK SPI 时钟 SPI 时钟12 CSN SPI 使能 SPI 使能13 GND 地接地14 GND 地接地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 ShockBurstTM 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。表 2 nRF905 的工作模式PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式0 X X 掉电和SPI编程1 0 X Standby和SPI编程1 1 0 ShockBurst EX1 1 1 ShockBurst TX与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片内进行,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保持配置字中的内容,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内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。当nRF905处于空闲模式或关机模式时,SPI接口可以保持在工作状态。(1)SPI接口配置SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息;射频配置寄存器包含收发器配置信息,如频率和输出功能等;发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数;发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息,如字节数等;接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。(2)射频配置射频寄存器的各位的长度是固定的。然而,在ShockBurstTM收发过程中,TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS 4个寄存器使用字节数由配置字决定。nRF905进入关机模式或空闲模式时,寄存器中的内容保持不变。nRF905通过SPI接口和微控制器进行数据传送,通过ShockBurstTM收发模式进行无线数据发送,收发可靠,使用方便。4.4.4 nRF905供电电源另外,单片机的工作电压为5V,本次设计提供的电源也为5V,而射频芯片nRF905的工作电压在3.3V到3.6V之间,因此必须要进行电压转换,需要用一个电压转换芯片AMS。43GND1Vout2Vin3U2AMS1117VC C3.3VC847uFC910uF图7 电压转换电路5 接收模块硬件电路设计nRF905接收上位机发射的数据,将其传输至下位机的LCD1602显示温度和湿度,下面将主要介绍nRF905的接收过程和液晶显示电路。M无线接收模块 C 温湿度显示U图8 接收模块电路框图5.1 nRF905的接收流程A. 当TRX_CE为高、TX_EN为低时,nRF905进入ShockBurstTM接收模式;B. 650us后,nRF905不断监测,等待接收数据;播放器加载中，请稍候...
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毕业设计任务书
基于单片机的温湿度控制系统设计
专业 电子信息工程
承担指导任务单位
一、主要内容
以STC89系列单片机为核心，通过传感器测试实验室温湿度进而启动设备调整实验室温湿度以达到舒适的环境。
二、基本要求
1、以单片机为核心设计整个系统。
2、实现传感器采集的温湿度数据传输到单片机中进行数据分析处理，并启动相应设备来调整实验室温湿度。
3、使用Keil C编程实现相关逻辑控制。
4、 电路原理图设计，protel印刷电路图设计。
三、主要技术指标
1、电压直流5V，工作电流小于500mA。
2、完成主要功能
3、电路原理图
4、使用说明书撰写
5、论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。
四、应收集的资料及参考文献
关于STC89系列相关单片机开发文档。
相关传感和显示器件使用手册和接口电路
电机驱动模块。
五、进度计划
2011年2月下旬。单片机开发集训，单片机工程实习
日。资料收集，文献阅读
日，系统设计，电路实现
日，程序逻辑开发以及编译烧录
日，系统统调完成
日，论文撰写
日，答辩准备，ppt设计
教研室主任签字
毕业设计开题报告
目 基于单片机的温湿度控制系统
专业 电气工程系
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控
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