基于單片機的無線數據傳輸系統設計

李楠 王帝

摘要：基于單片機的無線數據傳輸系統的設計，實現了溫度和濕度的自動采集、無線通訊和報警功能。該系統包括了LCD1602顯示電路、DHT11溫濕度采集電路等，完成了基于無線數據傳輸的方法來實現溫濕度的采集。

關鍵詞：溫濕度檢測;NRF24L01;單片機

中圖分類號：TP211+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0164-02

0 引言

隨著科技水平的提高，電子計算機在生活中被應用的越來越廣泛，大數據和網絡時代的來臨，使得自動化程度越來越高，一些不能依靠人工來勘測的惡劣環境由新興的自動化檢測手段來實現。從而避免人身接觸，保證勞動者的安全。一些常用的溫度濕度等參數，若采用人工測量，其精度低，多個點測量時勞動強度大。另外，有線傳輸接線復雜、布線困難，故障時難以維修。[1]因此，設計一個基于無線傳輸的溫濕度系統。

1 系統總體設計

基于單片機的無線數據傳輸系統結構如圖1所示。是由主機和從機兩個單片機構成，兩個射頻芯片NRF24L01進行信號通訊。利用LCD1602進行顯示實時溫度，DHT11溫濕度傳感器采集目標溫濕度，主機和從機分別完成采集現場與監控裝置的分離，利用NRF24L01芯片實現無線通訊。

2 系統硬件設計

2.1 溫濕度檢測模塊

DHT11采用的是標準的串口通訊，含有4個引腳，除了電源引腳和地引腳外，最后一個引腳接I/O端口，負責控制DHT11溫濕度采集模塊是否采集。當DHT11想要采集信號時，需要單片機給一個開始的信號，然后每次傳輸8個字節的數據，使單片機對溫濕度進行不間斷監測。

2.2 顯示模塊

LCD1602液晶內部有儲存數據的數據儲存器RAM，即將顯示的數據都會存儲到這里，然后進行顯示，LCD1602可以顯示32個字符，分為兩行，0x00H是第一行顯示開始的地址，而0x27是第一行末尾的地址，第二行開始的地址為0x40，結束的地址為0x67每行的兩端都會多出一些空隙，這是為滾動顯示所預留的。

2.3 無線通訊模塊

NRF24L01是SPI串口通信，遵循SPI協議。[2]當NRF24L01發送數據時，先配置成發送模式，把接收節點的地址存到NRF24L01緩存區，把CSN引腳設置低，這樣才能把接收節點的地址寫入。有效數據也要存入緩存區，但有效數據只需要在發送數據時寫入一次。然后用單片機將CE引腳設置成高電平并維持高電平大于，等待大約后就會自動發送數據。若將NRF24L01的自動應答、自動重發功能打開，會在發送數據后自動轉為接收模式，如果有應答信號發送回來，則此次通訊成功，若沒有應答信號發送回來，在一定時間后會自動重發上次數據。當需要接收數據時，需要單片機將NRF24L01設置成接收模式，等待后如果有數據發送過來就會自動接收，并且存儲到緩存器中，并發出信號通知單片機讀取數據。NRF24L01外圍電路[3]接線圖如圖2所示。

3 軟件設計

基于單片機的無線數據傳輸系統是由兩個子系統組成，分別為從機系統與主機系統，他們分別有自己的功能作用，其工作過程為從機系統負責采集目標對象的溫濕度數據，將信號處理并通過無線通訊模塊傳輸給主機系統，主機系統將接收到的信號進行處理分析，判斷是否進行報警。兩系統之間僅由無線通信模塊傳輸數據，沒有其他任何聯系，當有任何一處出現問題時，僅需對某一系統進行檢查，節省了大量時間。系統總體流程圖如圖3所示。

4 結語

基于單片機的無線數據傳輸系統，可以實現自動采集目標對象的溫濕度，將采集到的數據進行無線傳輸，并將數據顯示到顯示模塊上的功能。還具有自動報警和設計報警范圍的功能。基于單片機的無線數據傳輸系統可以解決有線傳輸對溫濕度采集帶來的不便，實現了一種簡單、高效的溫濕度采集系統。

參考文獻

[1] 王建平.基于單片機的無線溫度數據傳輸系統設計[J].機電技術，2011，34（04）：14-17.

[2] 王磊.淺談基于單片機的數據串口通信[J].山西農經，2016，56（18）：119-120.

[3] 康華光，陳大欽，等.電子技術基礎（模擬部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.