2.4g无线通信技术的多点温湿度信息监控系统
温度与湿度是影响日常生活生产的两个重要因素，为满足对环境中的温湿度测量与监控需求，本文设计了一个无线的多点温湿度监控系统，以常用的AT89S52单片机作为控制与处理的核心芯片，利用含有已校准数字信号输出的DHT11温湿度传感器对温湿度的进行实时测量。DHT11使用专用的数字模块采集技术以及温湿度传感技术，可以保证了产品的高可靠性和卓越的长期稳定性。同时，本设计将通过液晶显示电路将监测点的温湿度显示出来，并通过基于2.4G的NRF24L01无线模块将从机数据传送到主机上并在主机上使用液晶进行显示。本设计中的主机包含以下几部分：AT89S52单片机、液晶模块、无线模块；从机包含：AT89S52单片机、液晶模块、无线模块、温湿度传感器模块。本设计的温湿度监控系统具有结构简单、高安全、实用以及可靠的特点。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 设计背景 1
1.2 设计内容 1
1.3 系统构成 2
第二章 方案选择 3
2.1 总体方案 3
2.2 单片机 3
2.3 温湿度传感器 4
2.4 传输方式 5
2.5 显示方式 5
2.6 本章小结 6
第三章 理论分析与硬件设计 7
3.1 ATS89S52单片机 7
3.2 DHT11温湿度传感器 8
3.2.1 参数说明： 8
3.2.2 接线说明： 9
3.2.3 工作原理： 9
3.3 LCD1602显示 10
3.3.1 LCM内部结构： 11
3.3.2 主要技术参数： 11
3.3.3 接口说明： 11
3.3.4 基本操作时序： 12
3.3.5 指令说明： 12
3.4 NRF24L01无线模块 13
3.4.1 模块介绍： 14
3.4.2 接口说明： 15
3.4.3 工作模式： 16
3.5 硬件整体设计 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 3.6 本章小结 19
第四章 软件设计 20
4.1 NRF24L01无线收发软件设计 20
4.1.1 发送端 21
4.1.2 接收端 22
4.2 LCD1602显示软件设计 23
4.3 DHT11温湿度传感器软件设计 25
4.4 主程序软件设计 27
4.5 调试与分析 28
4.6 软件烧写程序介绍 28
4.7 本章小结 29
第五章 总结与展望 31
5.1 总结 31
5.2 展望 31
致谢 32
参考文献 33
附录 34
第一章 绪论
1.1 设计背景
随着科学技术的进步与发展，极大地推动了社会的发展进程，在这一进程中，测量技术也取得了极大发展，从而对生产生活产生了很大的影响，测量技术成为了当今主流科技之一，广泛地应用在各个领域。温湿度传感器作为一种极其重要的传感器，在各种监控系统中获得了广泛的使用。温度与湿度两个环境因素对我们的日常生活与生产的影响也变得越来越重要，对温湿度的测量精度以及远程智能监控具有非常重要的作用。如何将温湿度的测量与监控智能化，同时提高其精确度，将是非常值得我们深入探索，研究学习的课题。传统意义上的多点温湿度监控系统大多都是通过有线通信(如485总线)方式将温湿度数据传送到监控中心进行处理。布线对于有线通信而言，是一个没有办法回避的问题,它大幅提高了系统的设计、安装及维护等方面的复杂度, 同时还增加了系统的成本,而且，如果任一节点的损坏都将有可能导致整个通信网络的瘫痪。现今,无线通信技术的的高速发展使无线通信的成本大幅降低、可靠性也大大提高,从而使无线通信技术在越来越多的领域得到应用。在本系统中,通过使用无线技术能够有效的解决有线通信所存在的问题, 同时还具有不需要布线、可以任意增减系统节点、成本更低、方便维护等优点。因此，设计出一种成本低廉、自动化、功耗低、结构简单，同时便于安装的多点温湿度无线智能监控系统，将会给日常生活生产带来极大的便利。本设计将通过使用常用的温湿度传感器，价格便宜的无线模块，以及51单片机来设计出一个满足需求的温湿度监控系统。
1.2 设计内容
本设计将使用同时集成了温度和湿度传感检测的DHT11数字温湿度传感器，DHT11以单总线形式对数据进行传输，硬件结构简单。虽然其测量范围较小（相对湿度10%—90%，温度0—50摄氏度[1]），但这已经可以满足现实中的大部分要求，而且在实际应用中已经证明其具有很好的使用效果。同时，本设计将以AT89S52单片机作为控制核心，通过NRF24L01模块组成一个多点温湿度无线监控网络[2]，对温湿度变化进行实时的监控，并使用液晶1602显示各个节点的温湿度数据。碍于实际的情况，本设计将设计一个包含一个主机，两个从机的系统，用主机对两个从机的温湿度进行监控。
1.3 系统构成
总体，一主机，两从机，电源部分
图1.1 总体结构图
主机：包含AT89S52单片机,LCD1602显示，基于2.4G的NRF24L01无线接收端
图1.2 主机结构图
从机：AT89S52单片机，LCD1602显示，NRF24L01无线模块发送端，DHT11温湿感器
图1.3 从机结构图
第二章 方案选择
随着工艺的发展，在实现同一功能的时候，可以有不一样的元件选择，对各种方案进行比较，判断出优劣，从而选择合适的元件，这样才能使最终的系统更加符合我们的要求。本章将对设计中实现各部分功能的方案进行比较，进而得出合适的方案。
2.1 总体方案
方案一：使用数字电路方式，用逻辑电路来构成系统控制部分[34]，通过开关来实现数值的输入，根据这种方式来设计的系统硬件将十分庞大，电路也将极其复杂，且控制部分不容易实现，因此，这种方案缺乏可行性。
方案二：使用单片机进行控制，通过外接各种元件来实现各种功能，由于单片机的编程灵活、自由度大，元件的可编程性也比较好，可以对各个部分进行模块化，方便调试使用。并且电路也会相对比较简单，成品的价格也不会太高。经过软硬件的结合将可以设计出一个满足要求的系统来对温湿度进行监控测量。
因此，经过比较，将采用方案二进行设计。
2.2 单片机
方案一 AT89S52作为一种高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器，有着40脚直插式封装，具有8K ISP Flash ROM。它采用了Atmel 公司独特的高密度非易失性存储器技术，完全兼容工业80C51 引脚和产品指令。除了具有允许程序存储器在系统可编程的片上Flash，还适用于常规编程器。除此之外，单芯片上还拥有着灵巧的8 位CPU 以及在系统可编程Flash，因而AT89S52被广泛应用在众多嵌入式控制应用系统中[59]。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 设计背景 1
1.2 设计内容 1
1.3 系统构成 2
第二章 方案选择 3
2.1 总体方案 3
2.2 单片机 3
2.3 温湿度传感器 4
2.4 传输方式 5
2.5 显示方式 5
2.6 本章小结 6
第三章 理论分析与硬件设计 7
3.1 ATS89S52单片机 7
3.2 DHT11温湿度传感器 8
3.2.1 参数说明： 8
3.2.2 接线说明： 9
3.2.3 工作原理： 9
3.3 LCD1602显示 10
3.3.1 LCM内部结构： 11
3.3.2 主要技术参数： 11
3.3.3 接口说明： 11
3.3.4 基本操作时序： 12
3.3.5 指令说明： 12
3.4 NRF24L01无线模块 13
3.4.1 模块介绍： 14
3.4.2 接口说明： 15
3.4.3 工作模式： 16
3.5 硬件整体设计 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 3.6 本章小结 19
第四章 软件设计 20
4.1 NRF24L01无线收发软件设计 20
4.1.1 发送端 21
4.1.2 接收端 22
4.2 LCD1602显示软件设计 23
4.3 DHT11温湿度传感器软件设计 25
4.4 主程序软件设计 27
4.5 调试与分析 28
4.6 软件烧写程序介绍 28
4.7 本章小结 29
第五章 总结与展望 31
5.1 总结 31
5.2 展望 31
致谢 32
参考文献 33
附录 34
第一章 绪论
1.1 设计背景
随着科学技术的进步与发展，极大地推动了社会的发展进程，在这一进程中，测量技术也取得了极大发展，从而对生产生活产生了很大的影响，测量技术成为了当今主流科技之一，广泛地应用在各个领域。温湿度传感器作为一种极其重要的传感器，在各种监控系统中获得了广泛的使用。温度与湿度两个环境因素对我们的日常生活与生产的影响也变得越来越重要，对温湿度的测量精度以及远程智能监控具有非常重要的作用。如何将温湿度的测量与监控智能化，同时提高其精确度，将是非常值得我们深入探索，研究学习的课题。传统意义上的多点温湿度监控系统大多都是通过有线通信(如485总线)方式将温湿度数据传送到监控中心进行处理。布线对于有线通信而言，是一个没有办法回避的问题,它大幅提高了系统的设计、安装及维护等方面的复杂度, 同时还增加了系统的成本,而且，如果任一节点的损坏都将有可能导致整个通信网络的瘫痪。现今,无线通信技术的的高速发展使无线通信的成本大幅降低、可靠性也大大提高,从而使无线通信技术在越来越多的领域得到应用。在本系统中,通过使用无线技术能够有效的解决有线通信所存在的问题, 同时还具有不需要布线、可以任意增减系统节点、成本更低、方便维护等优点。因此，设计出一种成本低廉、自动化、功耗低、结构简单，同时便于安装的多点温湿度无线智能监控系统，将会给日常生活生产带来极大的便利。本设计将通过使用常用的温湿度传感器，价格便宜的无线模块，以及51单片机来设计出一个满足需求的温湿度监控系统。
1.2 设计内容
本设计将使用同时集成了温度和湿度传感检测的DHT11数字温湿度传感器，DHT11以单总线形式对数据进行传输，硬件结构简单。虽然其测量范围较小（相对湿度10%—90%，温度0—50摄氏度[1]），但这已经可以满足现实中的大部分要求，而且在实际应用中已经证明其具有很好的使用效果。同时，本设计将以AT89S52单片机作为控制核心，通过NRF24L01模块组成一个多点温湿度无线监控网络[2]，对温湿度变化进行实时的监控，并使用液晶1602显示各个节点的温湿度数据。碍于实际的情况，本设计将设计一个包含一个主机，两个从机的系统，用主机对两个从机的温湿度进行监控。
1.3 系统构成
总体，一主机，两从机，电源部分
图1.1 总体结构图
主机：包含AT89S52单片机,LCD1602显示，基于2.4G的NRF24L01无线接收端
图1.2 主机结构图
从机：AT89S52单片机，LCD1602显示，NRF24L01无线模块发送端，DHT11温湿感器
图1.3 从机结构图
第二章 方案选择
随着工艺的发展，在实现同一功能的时候，可以有不一样的元件选择，对各种方案进行比较，判断出优劣，从而选择合适的元件，这样才能使最终的系统更加符合我们的要求。本章将对设计中实现各部分功能的方案进行比较，进而得出合适的方案。
2.1 总体方案
方案一：使用数字电路方式，用逻辑电路来构成系统控制部分[34]，通过开关来实现数值的输入，根据这种方式来设计的系统硬件将十分庞大，电路也将极其复杂，且控制部分不容易实现，因此，这种方案缺乏可行性。
方案二：使用单片机进行控制，通过外接各种元件来实现各种功能，由于单片机的编程灵活、自由度大，元件的可编程性也比较好，可以对各个部分进行模块化，方便调试使用。并且电路也会相对比较简单，成品的价格也不会太高。经过软硬件的结合将可以设计出一个满足要求的系统来对温湿度进行监控测量。
因此，经过比较，将采用方案二进行设计。
2.2 单片机
方案一 AT89S52作为一种高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器，有着40脚直插式封装，具有8K ISP Flash ROM。它采用了Atmel 公司独特的高密度非易失性存储器技术，完全兼容工业80C51 引脚和产品指令。除了具有允许程序存储器在系统可编程的片上Flash，还适用于常规编程器。除此之外，单芯片上还拥有着灵巧的8 位CPU 以及在系统可编程Flash，因而AT89S52被广泛应用在众多嵌入式控制应用系统中[59]。
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