无线湿温度监测系统设计

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1、无线湿温度监测系统的设计摘要:针对现实中更为便捷的监测湿温度的要求，下位机以无线收发模块nRF2401为基础，配合51单片机和湿温度传感器设计出了监测系统的硬件电路；上位机用VC6.0开发，可以实现对监测结果的动态曲线显示，储存，打印。该设计可移植性好，在仓库系统、电力系统、档案资料库、烟草和食品加工行业具有广泛的应用前景。　　　　关键词：无线通信；湿温度监测；单片机；串口通信；VC　　　　　　　　1引言　　　　随着经济发展，各行各业需要监测湿温度的场合越来越多。现有的湿温度监测系统多是采用有线传输，不仅要敷设大

2、量的电缆，而且电源线，控制线，信号线混在一起，可能会出现相互之间的干扰。尤其是当监测点过多时，布线复杂，有线传输的问题会更严重。因此需要建立一套稳定可靠，管理科学，高效率的湿温度监测系统。本文介绍的无线湿温度监测系统，改进和克服了有线的上述缺点。改变温湿度测量点位置和增加或减少测量点数目都非常方便。　　　　　2方案设计　　　　2.1系统框图　　整个系统可由多个无线传感器节点和一个中心节点组成。其中，无线传感器节点分布在需要测量的现场,由湿度传感器和温度传感器完成对周围环境湿温度数据采集，送至单片机进行处理并在液晶

3、模块显示，然后通过无线发射模块将数据发送出去。监测中心节点负责接收传感器节点的数据，由单片机处理后通过RS-232串口传至PC端，进行图像的绘制，数据的处理和储存。当湿温度超过预设阀值时，中心节点处蜂鸣器进行报警提示。　　　　2.2技术指标　　温度测试范围：-55-+125℃测试精度：0.5℃湿度测试范围：10%-100%RH测试精度：1%RH无线传输范围：开阔地80m左右。　　　　　　3系统组成模块　　　　3.1无线发射接收模块　　系统通过无线收发模块传输现场采集的数据，系统所处环境较恶劣，对数据传输的可靠性要

4、求较高。综合考虑以上因素，采用以nRF2401AG为核心芯片的无线数传模块。nRF2401AG是单片无线收发一体的芯片。模块工作电压为2.7~3.6V，内置天线；采用全球开放2.4GHzISM频段，免许可证使用；采用高效GMSK调制最高传输速率达到1Mbit/s，抗干扰能力强；有125个频道，可满足多频及跳频需要；内置硬件CRC检错，支持点对多点通信地址控制。　　模块可以通过软件设置地址，只有收到本机地址时才会输出数据，可直接连接各种MCU，软件编程非常方便。nRF2401AG可通过软件设置40bit的地址，适合

5、点对多点的数据传输；CRC纠检错硬件电路和协议，提高了系统的可靠性，且不再需要用软件对传输数据进行差错控制编码，简化了软件编程。PTR4000PA是PTR4000的功率加强型产品，传输距离更远(开阔地约300-400m，室内约50-100m)。nRF2401AG最突出的特点是具有一种ShockBurstTMMode(突发模式)的通信模式。ShockBurstMode使用芯片内部的先入先出堆栈区，数据可以从低速微控制器送入，高速(1Mb/s)发射出去，字头和校验码由硬件自动添加和去除。其优点是功耗低，抗干扰能力强。

6、　　　　3.2温度测量模块　　温度传感器采用采用Dallas公司的单总线数字温度传感器DS18B20，芯片内部集成了温度传感器和模数转换器。其测温范围为-55-+125℃，测量的温度值可编程为9、10、11和12位数字表示，相应温度分辨力分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。用户可设定温度超标报警的上、下限值。　　DS18B20为一线通信接口，必须先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下命令之一：1）读ROM，2）ROM匹配，3）搜索ROM，4)跳过ROM，5)报警检查

7、。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时总线也可以知道总线上挂有多少，什么样的设备。　　　　3.3湿度测量模块　　湿度传感器采用HS1101。HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。　　HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。　　555芯片外接电阻R57，R58与HS1101，构成对HS1101的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短

8、路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57相对于R58必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R51是防止短路的保护电阻。　　HS1101作为一个变化的电容器，连接2和6引脚。引脚作为R57的短路引脚。HS1101的等效电容通过R57和R58充电达到上限电压（近似于0.67VCC，时间记为T1），这时555的引脚