usb的无线数据接收器设计(附件)
为了解决在对外界环境数据采集时精度较低和移动性较差等问题，方便人们对外界环境的监测，降低对外界环境的监测成本。本课题设计了基于USB的以无线传输模块NRF24L01为核心的一种无线数据采集及传输系统。
整个系统包含温度传感器DS18B20数据采集、单片机控制、无线数据传输和无线数据监测四个部分。重点介绍了各个模块软件和硬件的设计和实现方式。通过无线传输模块NRF24L01实现对外界环境数据的无线化，可以现场将从机采集到的数据通过无线模块发送到PC，在Visual Basic 6.0环境下开发的上位机上进行实时监测，以实现对外界环境数据的智能监测。结果表明，该系统能够完成对外界温度的实时监测，方便人们对外界温度的了解，同时，还具有电路简单、所采集的温度数据精度高、功耗低、成本低等优点。
关键词 NRF24L01，温度传感器，数据采集，无线传输，USB
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外研究现状 3
2 基于USB的无线数据接收器总体设计 4
2.1 系统总体研究内容 4
2.2 系统的总体实现思路 4
2.3 系统的实现方法 4
2.4 系统总体模块介绍 4
2.5 各模块功能的介绍 6
3 硬件电路设计 7
3.1 数据采集发送模块的设计 7
3.2 数据接收模块的设计 15
4 软件设计17
4.1 发送模块的软件设计17
4.2 接收显示模块的设计22
5 软硬件调试24
5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1 实时温度数据的显示测试24
5.2 实时温度数据曲线绘制的测试25
6 PCB板的制作及焊接的注意事项25
6.1 PCB板的绘制25
6.2 元件焊接注意事项26
结论 28
致谢 29
参考文献30
附录A31
1 引言
1．1 研究背景
近些年，通信技术发展越来越快，可以堪称是日新月异，这样也就让实时远程监测的实现成为了一种可能，这对监测控制现场、农业生产、工业生产场所的运行情况有很大的帮助。但是要对这些场所进行实时监测大部分都是使用的有线网络，因此在这种情况下布线复杂是最大的难题。特别是在实时性要求较高，但电缆监测的实施在环境恶劣的场合，需要消耗大量的人力和物力资源，但不一定成功的监测，就算勉强能够实现今后的维护也是相当难的。因此，远程监控发展的必然趋势是无线技术的应用。
在电子技术的飞速发展下，PC机接口的种类也越来越多了，能够连接的外围设备也变的更多了，然而大多数的外围设备都是通过电缆线来连接PC机的。因此，只有使用大量的电缆线把PC机与外围设备连接起来，PC机才能完成更多我们所想要的功能。这样对PC机使用方便程度及其美观度都有一定的影响。所以设计一种无线接收器，使PC机之间的连接仅需无线传输就能完成是非常有用的。因此，设计一种基于USB的无线数据接收器对PC机与外围设备连接是很有必要的，这样不仅能使其看起来更加美观，而且还能方便人们对PC机的使用，进行无线传输。
的USB接口可以很容易地扩展多个外围设备，成本低，并且支持12M位数据传输率；如音频和视频压缩也完全支持实时数据传输；协议灵活，把同步和异步数据传输充分的结合到了一起；对不同设备的技术兼容，不同的PC机的结构及系统的特点结合在一起；提供了一个标准的端口，各种设备都可以连接；给PC的新功能，使它可以采取许多新设备。为什么说USB接口是PC上的必要的外围接口，正是因为它具有这些优点。因为它可以即插即用，使用起来很方便，因此，它设计了一个基于USB接口的无线数据接收器，具有很大的实用价值。
1．2 研究意义
许多情况下，有必要对计算机进行远程无线操作和数据传输。例如：无线打印机、无线鼠标、无线移动硬盘等。设计一种基于USB接口的无线数据接收系统是非常有意义的，由于USB接口使用起来比较方便，而且它还有很多特点，比如可以带电插拔，插上就能立即使用。只要系统在正确的地方使用，那么该函数将实现设备的预期功能。因此，随着无线通信技术的发展，该系统的应用领域也越来越广泛，各种电脑周边线缆也会改变。
随着科学技术的迅速发展，无线通信技术也得到了很好的发展，尤其是在远程监测和远程控制等方面体现的很突出。在对远程场所进行监测时使用无线通信技术要比使用有线网络更有优势，主要体现在设置起来比较方便，不需要复杂的布线，成本相对而言也低的多。而且无线网络还是连接PC机与外界环境的纽带，能够让人们更加方便快捷的了解外界环境的实时情况。
在四大技术的飞速发展下，即微电子技术、传感器技术、嵌入式技术和通信技术，无线数据采集和检测系统的应用也越来越广泛了，用于各种参数检测的仪器仪表也逐渐增多了。这些仪表种类比较多且分布的地点比较分散，它们进行实时采集数据的工作量也逐渐变大。因此，技术的挑战，人们迫切需要解决的是如何把这些离散数据的有效和高效的。在许多检测领域，我们需要投入大量人力物力和人力维护设备和检测，因为检测范围太广，太多的对象类型的检测。不仅如此，现场环境和应用对象对检测工作也是有很大的影响。往往人们不能长时间的在现场进行检测和采集一些数据，由于许多恶劣条件的影响，但盲目的进行大量的布线是非常浪费人力和财力的，是没有必要的。
传统的有线检测系统造价太高，占地面积也很大，在一些无法提供电源的地区部署起来比较困难，而且一旦部署好了，就很难很据现场实际检测情况作出相应的布局变化，如果重新部署的话，将会造成巨大的损失，系统的重用性比较差。因此，无线检测方式相对而言还是有很大的优势的。由于客观需要，无线检测技术应运而生，这样就可以使用无线通信技术对那些分散的、布线困难的地区的信息进行监测，从而能够进行远程测量、传输和调节信息。
无线检测系统具有实时、快速和高效检测参数信息的特点，能够更高效、更全面、更快捷的服务，本文的目标是改变当前滞后的检测技术和解决检测中遇到的困难，利用无线检测网络的优势，能够检测出准确的数据，而且也不用担心布线和管理的问题了，同时还能够大幅减少人力和物力以及耗费。无线检测系统具有许多特点，而不需要依赖外部网络，安装速度，当系统发生故障时系统的恢复性及适应性强等等，可以让大量的、可靠的数据信息在任何时间、任何地点和任何环境条件下，被人们所获取。
1．3 国内外研究现状
在初始阶段，检测系统用于检测的装置，它的功能比较简单，仅能检测。为了能够实现集中检测，系统连接到中央总监控室的方式是一对一配线。每个检测设备之间都是互相独立，互不影响的。随着计算机技术和信号传输技术的迅速发展，多路信号可以同时在信号线上传输，也就是说中央监控室可以看到所有检测数据，便于相互比较，还可以更加方便的进行统一管理和操作。然后，网络技术应用更加广泛，无线传感网络技术也逐渐发展起来了，随后先进的现场控制器和上位机便慢慢取代了中央控制主机的工作，而且操作人员还能发送指令使之自动检测相关数据信息，因此，检测系统实现了网络化模式。现有的检测平台大都用的是有线网络。虽然说有线网络速度快且比较稳定，可以满足大部分产业检测系统的需要，不过有线网络只可经过导电介质的路线进行数据传输，从而如何合理的布线、怎样设置接口以及定时的进行线路检测的一系列与传输路径有关的问题都要考虑清楚，而这些问题总会免不了要破坏建筑、浪费接口的缺陷，而且还会浪费大量的人力、物力以及财力。无线网络技术的出现就是由于有线网络在很多地方难以布线，相比而言，无线网络技术无需布线可以无线传输信息，并不需要传输介质。目前，硬件和软件的检测技术已逐渐成熟。无线检测系统可以实现实时检测，感知，网络中的数据信息的采集和处理，最后达到目的的采集和检测。
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外研究现状 3
2 基于USB的无线数据接收器总体设计 4
2.1 系统总体研究内容 4
2.2 系统的总体实现思路 4
2.3 系统的实现方法 4
2.4 系统总体模块介绍 4
2.5 各模块功能的介绍 6
3 硬件电路设计 7
3.1 数据采集发送模块的设计 7
3.2 数据接收模块的设计 15
4 软件设计17
4.1 发送模块的软件设计17
4.2 接收显示模块的设计22
5 软硬件调试24
5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1 实时温度数据的显示测试24
5.2 实时温度数据曲线绘制的测试25
6 PCB板的制作及焊接的注意事项25
6.1 PCB板的绘制25
6.2 元件焊接注意事项26
结论 28
致谢 29
参考文献30
附录A31
1 引言
1．1 研究背景
近些年，通信技术发展越来越快，可以堪称是日新月异，这样也就让实时远程监测的实现成为了一种可能，这对监测控制现场、农业生产、工业生产场所的运行情况有很大的帮助。但是要对这些场所进行实时监测大部分都是使用的有线网络，因此在这种情况下布线复杂是最大的难题。特别是在实时性要求较高，但电缆监测的实施在环境恶劣的场合，需要消耗大量的人力和物力资源，但不一定成功的监测，就算勉强能够实现今后的维护也是相当难的。因此，远程监控发展的必然趋势是无线技术的应用。
在电子技术的飞速发展下，PC机接口的种类也越来越多了，能够连接的外围设备也变的更多了，然而大多数的外围设备都是通过电缆线来连接PC机的。因此，只有使用大量的电缆线把PC机与外围设备连接起来，PC机才能完成更多我们所想要的功能。这样对PC机使用方便程度及其美观度都有一定的影响。所以设计一种无线接收器，使PC机之间的连接仅需无线传输就能完成是非常有用的。因此，设计一种基于USB的无线数据接收器对PC机与外围设备连接是很有必要的，这样不仅能使其看起来更加美观，而且还能方便人们对PC机的使用，进行无线传输。
的USB接口可以很容易地扩展多个外围设备，成本低，并且支持12M位数据传输率；如音频和视频压缩也完全支持实时数据传输；协议灵活，把同步和异步数据传输充分的结合到了一起；对不同设备的技术兼容，不同的PC机的结构及系统的特点结合在一起；提供了一个标准的端口，各种设备都可以连接；给PC的新功能，使它可以采取许多新设备。为什么说USB接口是PC上的必要的外围接口，正是因为它具有这些优点。因为它可以即插即用，使用起来很方便，因此，它设计了一个基于USB接口的无线数据接收器，具有很大的实用价值。
1．2 研究意义
许多情况下，有必要对计算机进行远程无线操作和数据传输。例如：无线打印机、无线鼠标、无线移动硬盘等。设计一种基于USB接口的无线数据接收系统是非常有意义的，由于USB接口使用起来比较方便，而且它还有很多特点，比如可以带电插拔，插上就能立即使用。只要系统在正确的地方使用，那么该函数将实现设备的预期功能。因此，随着无线通信技术的发展，该系统的应用领域也越来越广泛，各种电脑周边线缆也会改变。
随着科学技术的迅速发展，无线通信技术也得到了很好的发展，尤其是在远程监测和远程控制等方面体现的很突出。在对远程场所进行监测时使用无线通信技术要比使用有线网络更有优势，主要体现在设置起来比较方便，不需要复杂的布线，成本相对而言也低的多。而且无线网络还是连接PC机与外界环境的纽带，能够让人们更加方便快捷的了解外界环境的实时情况。
在四大技术的飞速发展下，即微电子技术、传感器技术、嵌入式技术和通信技术，无线数据采集和检测系统的应用也越来越广泛了，用于各种参数检测的仪器仪表也逐渐增多了。这些仪表种类比较多且分布的地点比较分散，它们进行实时采集数据的工作量也逐渐变大。因此，技术的挑战，人们迫切需要解决的是如何把这些离散数据的有效和高效的。在许多检测领域，我们需要投入大量人力物力和人力维护设备和检测，因为检测范围太广，太多的对象类型的检测。不仅如此，现场环境和应用对象对检测工作也是有很大的影响。往往人们不能长时间的在现场进行检测和采集一些数据，由于许多恶劣条件的影响，但盲目的进行大量的布线是非常浪费人力和财力的，是没有必要的。
传统的有线检测系统造价太高，占地面积也很大，在一些无法提供电源的地区部署起来比较困难，而且一旦部署好了，就很难很据现场实际检测情况作出相应的布局变化，如果重新部署的话，将会造成巨大的损失，系统的重用性比较差。因此，无线检测方式相对而言还是有很大的优势的。由于客观需要，无线检测技术应运而生，这样就可以使用无线通信技术对那些分散的、布线困难的地区的信息进行监测，从而能够进行远程测量、传输和调节信息。
无线检测系统具有实时、快速和高效检测参数信息的特点，能够更高效、更全面、更快捷的服务，本文的目标是改变当前滞后的检测技术和解决检测中遇到的困难，利用无线检测网络的优势，能够检测出准确的数据，而且也不用担心布线和管理的问题了，同时还能够大幅减少人力和物力以及耗费。无线检测系统具有许多特点，而不需要依赖外部网络，安装速度，当系统发生故障时系统的恢复性及适应性强等等，可以让大量的、可靠的数据信息在任何时间、任何地点和任何环境条件下，被人们所获取。
1．3 国内外研究现状
在初始阶段，检测系统用于检测的装置，它的功能比较简单，仅能检测。为了能够实现集中检测，系统连接到中央总监控室的方式是一对一配线。每个检测设备之间都是互相独立，互不影响的。随着计算机技术和信号传输技术的迅速发展，多路信号可以同时在信号线上传输，也就是说中央监控室可以看到所有检测数据，便于相互比较，还可以更加方便的进行统一管理和操作。然后，网络技术应用更加广泛，无线传感网络技术也逐渐发展起来了，随后先进的现场控制器和上位机便慢慢取代了中央控制主机的工作，而且操作人员还能发送指令使之自动检测相关数据信息，因此，检测系统实现了网络化模式。现有的检测平台大都用的是有线网络。虽然说有线网络速度快且比较稳定，可以满足大部分产业检测系统的需要，不过有线网络只可经过导电介质的路线进行数据传输，从而如何合理的布线、怎样设置接口以及定时的进行线路检测的一系列与传输路径有关的问题都要考虑清楚，而这些问题总会免不了要破坏建筑、浪费接口的缺陷，而且还会浪费大量的人力、物力以及财力。无线网络技术的出现就是由于有线网络在很多地方难以布线，相比而言，无线网络技术无需布线可以无线传输信息，并不需要传输介质。目前，硬件和软件的检测技术已逐渐成熟。无线检测系统可以实现实时检测，感知，网络中的数据信息的采集和处理，最后达到目的的采集和检测。
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