無(wú)線(xiàn)溫濕度測試系統電路設計

　　在當今的工農業(yè)生產(chǎn)中，需要進(jìn)行溫濕度采集的場(chǎng)合越來(lái)越多，準確方便地測量溫度變得至關(guān)重要。傳統的有線(xiàn)測溫方式存在著(zhù)布線(xiàn)復雜，線(xiàn)路容易老化，線(xiàn)路故障難以排查，設備重新布局要重新布線(xiàn)等問(wèn)題。特別是在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )不通暢或由于現場(chǎng)環(huán)境因素的限制而不便架設線(xiàn)路的情況下，給溫濕度的數據采集帶來(lái)了很大的麻煩。要想監測到實(shí)時(shí)的溫濕度數據，就必須采用無(wú)線(xiàn)傳輸的方式對數據進(jìn)行采集、發(fā)送、接收并對無(wú)線(xiàn)采集來(lái)的數據通過(guò)上位機進(jìn)行處理，以控制并監測設備的運行情況，減少不必要的線(xiàn)路設備開(kāi)支。

　　溫濕度采集電路設計

　　DHT11是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。該傳感器應用專(zhuān)用的數字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長(cháng)期穩定性。圖2所示為其溫度采集電路。DHT11傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC 測溫元件，可與高性能8位單片機相連接。校準系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(guò)程中可調用這些校準系數。單線(xiàn)制串行接口可使系統集成變得簡(jiǎn)易而快捷，而且信號傳輸距離可達20m 以上。當連接線(xiàn)長(cháng)度短于20m 時(shí)，應使用5kΩ上拉電阻，大于20m 時(shí)，應根據情況使用合適的上拉電阻。

　　無(wú)線(xiàn)發(fā)射、接收電路設計

　　nRF24L01是NORDIC 公司生產(chǎn)的一款無(wú)線(xiàn)通信芯片，采用FSK 調制方式，內部集成有NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 協(xié)議?？梢詫?shí)現點(diǎn)對點(diǎn)或是1對6的無(wú)線(xiàn)通信。無(wú)線(xiàn)通信速度可以達到2 Mb/s.NORDIC 無(wú)線(xiàn)發(fā)射、接收芯片nRF24L01的電路原理圖如圖3所示。

　　nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4~2.5 GHz 的ISM 頻段，芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01芯片的能耗非常低，以-5 dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5 mA，接收時(shí)的工作電流只有18 mA，它具有多種低功率工作模式，節能環(huán)保，設計方便。nRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)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(shí)的電路圖。

　　本無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊需要的電源為1.9~3.6 V，本系統中采用3.3 V 直流電源來(lái)直接對無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊供電，5 V 電源經(jīng)。ASM1117-3.3芯片轉換后可得到穩定的直流電源，其電源轉換電路如圖5所示。  

　　串行通信模塊

　　主機單片機接收到nRF24L01的數據后，經(jīng)MAX232電平轉換可實(shí)現單片機程序下載與升級，同時(shí)可實(shí)現單片機與PC 機(上位機)的通信，以便將顯示數據信息通過(guò)此電路傳送到PC 機，并存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(wú)線(xiàn)數據傳輸問(wèn)題的解決方案，該方案基于nRF24L01來(lái)設計無(wú)線(xiàn)溫度采集系統。該系統采用低功耗、高性能單片機STC12C5A08S2和溫濕度傳感器DHT11來(lái)構成多點(diǎn)、實(shí)時(shí)溫濕度監測系統，最后在PC 機上完成配置、顯示和報警等功能。該系統使用方便，擴展十分容易，可廣泛應用于各種工農業(yè)生產(chǎn)和養殖等場(chǎng)合。