基于NRF24L01的智能大棚

向兵　王德平

【摘要】隨著無線在生活中的廣泛應用，可以是大型軟件，例如移動辦公、電子醫療；也可以是小型軟件，如：聽歌、看電影、聊天工具等。同時2.4GHz也得到大量的應用，如WiFi、無線USB等，傳統的大鵬需要采集當前溫度、濕度，土壤溫度、濕度等并實時返回顯示和控制，就只能采用有線的方式來傳輸數據以及控制，而有線通信限制比較大，且不易維護。而現在無線得到應用，相比較傳統的有線方式則不需要連接通信線，也易于維護。極大地避免了其中的弊端。

【關鍵詞】2.4GHz；無線；通信

數據的通信方式基本分為無線和有線。有線主要有RS-485、RS-422通信和CAN通信，而無線可以通過CDMA、GPRS等遠距離通信。近距離無線有藍牙、WiFi、ZigBee、2.4GHz（NRF24L01）等。如果采用CDMA、GPRS等來實現，所需成本大，所以既要成本低又要達到設計要求，這里采用工業級內置硬件鏈路層協議的低成本單芯片NRF24L01型無線收發器件實現系統間的無線通信。它具有使用范圍廣、帶寬高、耗電低等優點。

一、發展現狀

隨著時代的發展，人們對瓜果蔬菜都有了更高的要求，在以前只為了吃飽，而現在不僅吃飽還要吃好，對生活的要求越來越高，想要在冬天吃到夏天的蔬菜、吃到秋天的果實等等，這些在以前都是不可能的，現在有了大棚種植讓不可能變成可能，也遏制了一些難題，在很多時候種植戶都想盡快的得到棚里的數據并自動做出一些處理，就有了一部分智能大棚，但是這些大多采用有線的方式傳送數據，限制比較大，于是在無線快速發展的時代，萌生了無線管理的大棚。

二、研究意義

在這個智能化的時代，有線的方式逐漸被無線取締。以前的電話線、充電線等等，現在都變成了無線電話、無線充電等，相比較有線無線的優勢有很多綜合成本低，性能更穩定；組網靈活；維護費用低等。在大棚運用無線技術會相比較有線靈活性大大提升。

三、硬件系統設計

硬件系統包括前端采集和后端處理。前端則由STC12C5A60S2和溫濕度、光強等傳感器作為整體，后端采用STC12C5A60S2和LCD作為整體。兩者由NRF24L01連接。系統框圖如圖1所示。

四、工作流程

（1）前后端設備上電初始化無線模塊為發射/接收模式.并檢測各個模塊之間的通信，發現問題馬上上報到無線模塊，反之正常接收。

（2）后端設備正常后發送一個0XAA，表示初始化前端為上次掉電之前的狀態，反之設置。

（3）前端設備初始化0XAA后回傳一個0XA1，表示設置成功，回傳0XA0設置不成功（第一次初始化會出現）。

（4）兩邊設備都正常過后雙方互發0XCC，此時設備正常工作。

（5）需要設置各個模塊觸發閾值長按S5（大約3S），即可選擇設置，此時向前端發送0X12，選擇后短按S5增加閾值，短按S2減小閾值，前端設備此時不會將數據回傳回來，等待設置完成。設置完成后連續按下S5（3次），向前端發送0X13，設置成功回傳0X11反之0X10。

（6）前端模塊發生緊急情況（無線模塊斷開、系統故障），后端檢測到（沒有回傳數據）馬上發出警報并切斷大棚故障部分供電。問題解決后發送0XAA測試。

（7）后端模塊發生緊急情況（無線模塊斷開、系統故障），前端檢測到（沒有回傳數據）馬上發出警報。問題解決后發送0XAA測試。