分布式无线温度检测系统设计与实现.doc

摘要:温度一直以来都是一个比较重要的参数，温度检测在日常生活、工作和工程实践中都具有重要的应用。随着工业和农业以及科学技术的迅速发展，生活和工农业对温度检测的要求也越来越高。科学的、经济的、精确的、实时的温度检测在这时就会显得至关重要。在一些环境比较恶劣的工业现场以及高科技范围比较大的农业现场，布线的困难性和复杂性、资源和空间的有限性、操作的困难和复杂性等等就会是比较需要解决的问题。传统的直接布线法在恶劣的工业环境和大规模的农业环境下，温度的采集和接收就显得比较困难，因此本设计采用一种分布式无线温度检测系统。

分布式无线温度检测不仅要考虑温度检测的准确性及系统的稳定性，更重要的是还要做到功耗要低、抗干扰性要强、性价比要高、应用范围要广。基于上面的种种因素，本设计采用单片机STC89C52控制温度感应器DS18B20来实现温度的检测采集，然后运用无线模块NRF24L01通过简单的无线通信协议将检测到的温度数据传输给接收端；接收端采用字符型液晶屏LCD1602与单片机STC89C52相连，无线模块与单片机连接，接收端通过无线模块接收发送端发送过来的温度数据，接收到的温度数据通过单片机处理后显示在液晶屏LCD1602上面，这里会设置一个温度上限，当检测到的温度高于这个温度时，与单片机连接的警报器则会发出警报。这样工作人员就不需要跑到每个温度采集点采集温度，只需要在值班室里面就可以观察到每个温度采集点的温度，并且温度达到危险值时警报器还会发出警报声音来提醒工作人员，这样不仅提高了工作人员的工作效率还保障了工作人员的生命安全和温度控制区的安全。

这样一个分布式无线温度检测系统可靠性高、功耗平衡、抗干扰性强、应用范围广、实时性强，是无线温度检测的一个不错的解决方案。

关键词 STC89C52；NRF24L01；温度传感器DS18B20；无线传输

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题的背景与意义-1

1.2 国内外的研究状况及相关领域中已有的研究成果-1

1.3 方案的选择及对设计任务的分析-2

1.3.1 单片机的选择方案-2

1.3.2 无线模块的选择方案-3

1.3.3 温度传感器的选择方案-3

1.3.4 显示模块的选择方案-3

1.3.5 设计任务的分析-4

1.3.6 系统的最终选择方案-4

2 主要芯片介绍-5

2.1 单片机STC89C52-5

2.2 2.4GHz NRF24L01无线模块-8

2.2.1 NRF24L01芯片的概述-8

2.2.2  NRF24L01的内部结构及引脚说明-9

2.2.3 NRF24L01的工作模式-10

2.2.4 SPI指令-12

2.2.5 寄存器地址-12

2.3 温度传感器DS18B20-14

3系统模块硬件设计-16

3.1 系统结构的设计-16

3.1.1发送端系统结构图-16

3.1.2接收端系统结构图-16

3.2 单片机的控制模块-17

3.3 温度检测电路-18

3.4  LCD显示电路设计-19

3.5 声音警报电路设计-20

3.6 电源电路的设计-20

3.7 NRF24L01模块与单片机连接电路设计-21

3.7.1 NRF24L01模块与单片机连接电路设计-21

3.7.2 NRF24L01无线模块原理图-22

4 系统软件设计-23

4.1 温度检测模块软件设计-23

4.2 单片机软件设计-24

4.2.1 发送端软件设计-24

4.2.2 接收端软件设计-24

4.3 LCD1602初始化及子程序设计-25

4.3.1 LCD1602初始化子程序设计-25

4.4 无线网络的通信设计-26

4.4.1 NRF24L01与NRF24L01的通信配置要求：-26

4.4.2 无线网络的结构选择-27

4.4.3 星型无线网络设计-28

4.5 无线网络通信中加密解密应用的软件设计-30

4.5.1 加密解密的概念-30

4.5.2 RSA算法-30

4.5.3 加密解密系统的工作流程-30

5 系统调试-31

5.1调试步骤-31

5.2实验结果-32

结论-33

致谢-34

参考文献-35

附录-36

附录1：系统发送端的电路图-36

附录2：系统接收端电路图-37

附录3：无限模块电路图-38

附录4:设计实物图-39

附录5：收发部分端程序-39