无线自动气象站温湿度采集系统设计.doc

摘要:本系统采用单片机及无线传输技术，实现小型无人值守气象站温湿度的测量、温湿度信号无线收发和显示功能。系统包括上位机和下位机两部分，下位机完成温湿度的测量和信号的无线发送，上位机接收下位机发来的温湿度数据并用显示器显示输出。

本系统以STC89C52单片机为核心，以温湿度传感器DHT11作为测量元件，测量元件与单片机相连，采集测量数据，通过nRF24L01无线传输模块进行上下位机之间的数据传输，最终通过LED显示器显示测量数据。

该系统解决了气象站温湿度采集系统的常见问题，如采集现场环境恶劣、数据传输效果不佳、数据处理工作量大等，随着单片机和数字传感器的普及，系统的经济可行性特点日益突出。

关键词 单片机；温湿度采集；DHT11；无线模块传输；nRF24L01

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 论文研究的背景和意义-1

1.2国内外研究进展-1

1.3 主要研究范围及内容-3

1.4 本章小结-3

2 无线自动气象站温湿度采集系统的总体设计-4

2.1 系统整体设计方案-4

2.2 单片机的选用-4

2.3 温湿度传感器的选用-4

2.3.1可选用的温度检测设备-4

2.3.2 可选用的湿度检测设备-6

2.3.3 集成式温湿度传感器-6

2.4无线传输方式-6

2.4.1 红外线传输-6

2.4.2无线收发模块传输-7

2.4.3 TC35i GSM 模块传输-7

2.5 系统方案选择-7

2.5.1 传感器的选用-7

2.5.2 无线通信方式的选用-8

2.6系统的工作原理-8

2.7系统的功能-8

2.8 本章小结-9

3 硬件设计-10

3.1 温湿度传感器-10

3.1.1 DHT11 电路连接说明-10

3.1.2 DHT11 的数据结构-11

3.2 单片机系统-11

3.2.1 STC89C52单片机功能简介-11

3.2.2 STC89C52单片机的内部结构-12

3.2.3 STC89C52单片机的工作模式-13

3.3 无线模块nRF24L01-13

3.3.1 nRF24L01简介-13

3.3.3 nRF24L01工作模式-14

3.4 LED显示原理-16

3.5 各部位电路图-17

3.5.1 时钟电路-17

3.5.2 复位电路-17

3.5.3 晶振电路-18

3.5.4 DHT11温湿度传感器电路-18

3.5.5 nRF24L01无线模块电路-19

3.5.6 LED数码管显示电路-19

3.5.7 系统发射电路-20

3.5.8 系统接收电路-21

3.6 本章小结-21

4 软件设计-23

4.1主程序与流程图-23

4.1.1下位机软件设计-23

4.1.2 上位机软件设计-24

4.2 温湿度采集软件设计-25

4.2.1 DHT11采集温湿度流程图-25

4.2.2 DHT11的传输时序及采集温湿度的子程序-26

4.3 LED显示流程图与子程序-28

4.4 nRF24L01无线模块初始化流程图与SPI时序-30

4.5本章小结-32

5 系统调试-33

5.1 硬件静态调试-33

5.2 软件调试-33

5.3 动态在线调试-33

结论-34

致谢-35

参考文献-36

附录-38

附录1：无线气象站温湿度采集系统实验装置实物图    38

附录2：发射端程序-39

附录3：接收端程序-48