基于单片机的无线数据传输系统设计

李楠 王帝

摘要：基于单片机的无线数据传输系统的设计，实现了温度和湿度的自动采集、无线通讯和报警功能。该系统包括了LCD1602显示电路、DHT11温湿度采集电路等，完成了基于无线数据传输的方法来实现温湿度的采集。

关键词：温湿度检测;NRF24L01;单片机

中图分类号：TP211+.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0164-02

0 引言

随着科技水平的提高，电子计算机在生活中被应用的越来越广泛，大数据和网络时代的来临，使得自动化程度越来越高，一些不能依靠人工来勘测的恶劣环境由新兴的自动化检测手段来实现。从而避免人身接触，保证劳动者的安全。一些常用的温度湿度等参数，若采用人工测量，其精度低，多个点测量时劳动强度大。另外，有线传输接线复杂、布线困难，故障时难以维修。[1]因此，设计一个基于无线传输的温湿度系统。

1 系统总体设计

基于单片机的无线数据传输系统结构如图1所示。是由主机和从机两个單片机构成，两个射频芯片NRF24L01进行信号通讯。利用LCD1602进行显示实时温度，DHT11温湿度传感器采集目标温湿度，主机和从机分别完成采集现场与监控装置的分离，利用NRF24L01芯片实现无线通讯。

2 系统硬件设计

2.1 温湿度检测模块

DHT11采用的是标准的串口通讯，含有4个引脚，除了电源引脚和地引脚外，最后一个引脚接I/O端口，负责控制DHT11温湿度采集模块是否采集。当DHT11想要采集信号时，需要单片机给一个开始的信号，然后每次传输8个字节的数据，使单片机对温湿度进行不间断监测。

2.2 显示模块

LCD1602液晶内部有储存数据的数据储存器RAM，即将显示的数据都会存储到这里，然后进行显示，LCD1602可以显示32个字符，分为两行，0x00H是第一行显示开始的地址，而0x27是第一行末尾的地址，第二行开始的地址为0x40，结束的地址为0x67每行的两端都会多出一些空隙，这是为滚动显示所预留的。

2.3 无线通讯模块

NRF24L01是SPI串口通信，遵循SPI协议。[2]当NRF24L01发送数据时，先配置成发送模式，把接收节点的地址存到NRF24L01缓存区，把CSN引脚设置低，这样才能把接收节点的地址写入。有效数据也要存入缓存区，但有效数据只需要在发送数据时写入一次。然后用单片机将CE引脚设置成高电平并维持高电平大于，等待大约后就会自动发送数据。若将NRF24L01的自动应答、自动重发功能打开，会在发送数据后自动转为接收模式，如果有应答信号发送回来，则此次通讯成功，若没有应答信号发送回来，在一定时间后会自动重发上次数据。当需要接收数据时，需要单片机将NRF24L01设置成接收模式，等待后如果有数据发送过来就会自动接收，并且存储到缓存器中，并发出信号通知单片机读取数据。NRF24L01外围电路[3]接线图如图2所示。

3 软件设计

基于单片机的无线数据传输系统是由两个子系统组成，分别为从机系统与主机系统，他们分别有自己的功能作用，其工作过程为从机系统负责采集目标对象的温湿度数据，将信号处理并通过无线通讯模块传输给主机系统，主机系统将接收到的信号进行处理分析，判断是否进行报警。两系统之间仅由无线通信模块传输数据，没有其他任何联系，当有任何一处出现问题时，仅需对某一系统进行检查，节省了大量时间。系统总体流程图如图3所示。

4 结语

基于单片机的无线数据传输系统，可以实现自动采集目标对象的温湿度，将采集到的数据进行无线传输，并将数据显示到显示模块上的功能。还具有自动报警和设计报警范围的功能。基于单片机的无线数据传输系统可以解决有线传输对温湿度采集带来的不便，实现了一种简单、高效的温湿度采集系统。

参考文献

[1] 王建平.基于单片机的无线温度数据传输系统设计[J].机电技术，2011，34（04）：14-17.

[2] 王磊.浅谈基于单片机的数据串口通信[J].山西农经，2016，56（18）：119-120.

[3] 康华光，陈大钦，等.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.