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無線溫濕度數據傳輸問題的解決方案
- 2019-11-22-

在當今的工農業生產中,采集溫濕度的場合越來越多。準確、方便地測量溫度是非常重要的。傳統的有線溫度測量方法存在接線複雜、電路易老化、電路故障排除困難、設備重新布線等問題。特別是在電纜網絡不暢通或受現場環境因素限製,架設線路不方便的情況下,給溫濕度數據采集帶來了很大的麻煩。為了實時監控溫濕度數據,需要采用無線傳輸的方式,通過上位機對無線采集的數據進行采集、發送、接收和處理,從而控製和監控設備的運行,減少線路設備不必要的開支。

DHT11是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度複合傳感器。該傳感器應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。圖2所示為其溫度采集電路。DHT11傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC 測溫元件,可與高性能8位單片機相連接。校準係數以程序的形式儲存在OTP 內存中,傳感器內部在檢測信號的過程中可調用這些校準係數。單線製串行接口可使係統集成變得簡易而快捷,而且信號傳輸距離可達20m 以上。當連接線長度短於20m 時,應使用5k上拉電阻,大於20m 時,應根據情況使用合適的上拉電阻。

 是NORDIC 公司生產的一款無線通信芯片,采用FSK 調製方式,內部集成有NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 協議。可以實現點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達到2 Mb/s.NORDIC 無線發射、接收芯片的電路原理

是單片射頻收發芯片,工作於2.4~2.5 GHz 的ISM 頻段,芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調製器等功能模塊,輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01芯片的能耗非常低,以-5 dBm 的功率發射時,工作電流隻有10.5 mA,接收時的工作電流隻有18 mA,它具有多種低功率工作模式,節能環保,設計方便。nRF24L01無線收發模塊的各管腳功能如表1所列,圖4所示是nRF24L01與單片機連接時的電路圖。

本無線發射接收模塊需要的電源為1.9~3.6 V,本係統中采用3.3 V 直流電源來直接對無線發射接收模塊供電,5 V 電源經。ASM1117-3.3芯片轉換後可得到穩定的直流電源,其電源轉換電路如圖5所示。

 主機單片機接收到nRF24L01的數據後,經MAX232電平轉換可實現單片機程序下載與升級,同時可實現單片機與PC 機(上位機)的通信,以便將顯示數據信息通過此電路傳送到PC 機,並存PC 機上顯示,其串行通信電路如圖6所示。

本文提出了一種針對無線數據傳輸問題的解決方案,該方案基於nRF24L01來設計無線溫度采集係統。該係統采用低功耗、高性能單片機STC12C5A08S2和溫濕度傳感器DHT11來構成多點、實時溫濕度監測係統,最後在PC 機上完成配置、顯示和報警等功能。該係統使用方便,擴展十分容易,可廣泛應用於各種工農業生產和養殖等場合。