基于單片機無線數顯溫濕度計的設計

張葉笛+趙宇鑫+姜樹杰

【摘要】 電子技術的快速發展使得各種各樣的電子產品朝著便攜式和小型輕量化的方向發展，也使得更多的無線通信系統得到了發展。溫濕度檢測應用的領域越來越多，本文主要簡介一款基于單片機的溫濕度控制系統。

【關鍵詞】 溫濕度 單片機 無線通信

為了對單片機有更深刻的了解，同時也在電子方面有更深刻的認識，通過學習，選擇做一個通過nRF24.L01射頻無線通信技術，基于STC89C51單片機，設計一個無線通信系統。核心部件單片機STC89C51，它在整個人類史上的地位已經不容置疑地確立了，相信它會越來越深入地浸透到人們的生活中，并且將在一定程度上影響人們對生活的理解和詮釋。

一、溫濕度檢測系統主要功能

為了對空氣中的溫濕度進行測量以及利用無線傳輸顯示，先在LCD1602顯示屏設定初始值，同時DHT11開始檢測當前空氣溫度、濕度，假定當前溫濕度超過設定值，四個流水燈分別代表溫度、濕度上下限，有選擇的指示燈亮同時蜂鳴器報警，通過按鍵可以調節設定的初始值。

二、系統主要器件的簡介

2.1主控器件

本設計是STC89C51單片機為控制核心，RC522為非接觸式IC卡讀寫器，基于FRID的射頻識別技術綜合實現所有功能。本系統選擇C語言作為STC單片機開發的首選編程語言。系統框圖如下：

單片機技術的發展以微處理器（MPU）技術及超大規模集成電路技術的發展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現出較微處理器更具個性的發展趨勢。單片機是STC公司最新推出的一種新型51內核的單片機。單片機具有可靠性強、性價比高、電壓低、功耗低，結構簡單，體積小，信號處理可靠等優點。片內含有Flash程序存儲器 SRAM、UART、SPI、A＼D、PWM等模塊。

2.2 DHT11溫度傳感器

對于DHT11而言，其首先是建立在數字信號基礎上的復合型溫濕度傳感器，在結構上，1個測溫軟件NTC，1個感濕軟件，共同連接在8位高性能單片機上面。在技術應用層面，具有數字采集技術和溫濕度傳感技術的相互結合，進一步提高了傳感器的準確性和適用性。除此之外，具有極高的抗干擾性、效率高等優點[10]。對DHT11的校對要借助濕度校驗室來完成。OTP存儲校準系數，并在對信號進行檢測時發揮作用。串行接口采用單線制，簡化了整個系統的結構，并提高了系統的效率，降低了能耗，數據信號傳輸距離能達到20米遠，該種傳感器在封裝上，由為4 針單排引腳來實現，簡化了連接方式，并能根據不同用戶的需求進行適用。

2.3 nRF24.L01 2.4GHz射頻收發芯片

無線傳感器網絡技術是21世紀最具影響和創新性的技術之一，主要涉及現代計算機技術、電子科學技術、網絡技術以及通信技術等。無線傳感器網絡的應用領域十分廣泛，主要可應用于環境監測、醫學保健、軍事情報收集、工業生產自動化、建筑安全監測等方面。目前基于無線傳感器網絡技術的環境監測系統主要采用ZigBee、GPRS、FDMA、CDMA進行傳輸。它具有計算簡單，直觀合理的有點[15]。

三、系統硬件設計

nRF24.L01硬件的設計有單片機電路、nRF24.L01控制電路、溫度傳感器電路等；nRF24.L01控制電路實現nRF24. L01的智能化控制，比如自動發送或接收數據，完成報警。主要由AT89S52芯片和nRF24.L01芯片完成，無線通信部分由nRF24.L01控制芯片完成。

四、系統軟件設計

4.1主機流程

該系統實現了以發射端控制傳感器模塊、nRF24.L01無線輸出模塊為主要功能的核心系統。主機的功能實現主要步驟有：當電源開始供電時，按下開關，該程序開始工作，傳感器模塊開始檢測周圍的溫濕度、通過nRF24.L01傳輸到接收端。

結語：本設計以MCS-51系列單片機為核心設計的無線通信系統，并通過nRF.24L01射頻無線通信技術，以實現主機采集溫濕度傳感器相關數據發送給從機單片機以LCD1602予以顯示。溫濕度傳感器使用DHT11，主要通過RC522為非接觸式IC卡讀寫器，基于FRID的射頻識別技術綜合實現所有功能。

參 考 文 獻

[1] 杜靜.擴散爐自動恒溫控制系統.博碩論文庫.2007

[2]盧婷.無線溫濕度檢測設計.山東工業技術.2014（21）：25-28