【《基于无线传感器网络的温湿度监测系统探究与设计》2200字（论文）】.docx

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1、基于无线传感器网络的温湿度监测系统研究与设计目录(一)系统总体设计21 .发送端原理框图22 .接收端原理框图2(-)方案曲31主控芯片方案33 .无线传输模块方案34 .温湿度传感器模块方案45 .显示模块方案4一、课题目的粮食是我们的必需品是人类赖以生存的根本保证。因此粮食的安全保障是非常重要的，而温度和湿度就是关键，粮食的科学贮藏是具有非常重要的战略意义和经济意义。大多数粮库是以人工监测温度和湿度的方法，这不仅使得存在施工劳动强度大、效率低的问题，如果是大型的粮库则监测的温度和湿度的作业量将是十分庞大的，人工的耗费量也是巨大的，若不及时完成将可能造成大量粮食的边和和浪费。随着生产技术的迅

2、速发展，一个成本低而且有准确度高的监测仪器势必能够在行业中占得有利位置，而且基于无线传输方便携带的温湿度监测仪会取得广大人民的亲赖。二、课题背景在现代生活中温度、湿度和人们的生产、生活有着密切的关系。所以粮食的贮藏和保护也是必须要关心的。要想保护好粮食，温度与湿度则是先决条件。温湿度的采集和数据传输伴随着现代社会高新技术的迅猛发展也有着重大的突破，打破了以前的技术上的壁垒，提高了技术效率。三、系统设计方案（一）系统总体设计本系统设计是以为STC89C52单片机为核心，通过DHT11温湿度传感器采集温湿度的值由NRF24101模块传输并对其进行处理，最后显示在1602液晶显示上。程序写入温湿度的

3、范围，如果DHT11检测得到的值超过了程序设定的范围，那么程序控制蜂鸣器响报警启动。单片机将温湿度数据通过两块NRF24101模块实行收发功能。其中系统电源为正5V供电。1 .发送端原理框图发送端：发送端：由DHT11温湿度传感器收集到数据通过单片机和nrf24101无线传输模块执行传输后由1CD1602显示出数值在发送到接收端。图1发送端系统方框图2 .接收端原理框图接收端：接收端:通过nrf24101接受数据再经过单片机和按键电路以及声光报警电路的监测最后显示在Icd1602显示模块上。图2接收端系统方框图（二）方案论证1 .主控芯片方案方案一：采用STC89C52单片机是低功耗、高性能C

4、M0S8位微控制器，具有8K字节系统可编程F1aSh存储器在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程F1ash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。方案二：采用MSP430F149系列单片机作为主控芯片。其焊接引脚是极其细小，很容易折断，制版成本高且没有现成的仪器，耽误制作时间。方案三：采用STC12C5A60S2增强型51单片机作为主控芯片。该功能强大，但是难掌握，操作复杂。综合考虑对于单片机的掌握熟练和性价比选择方案一，即使采用STC89C52来控制整个系统。2 .无线传输模块方案方案一：采用NRF24101模块，其协议简单，容易操作，体积小内部电

5、路简单，外部接线也比较简单，虽然体积小但是处理数据能力强，能够及时完成发送和接受，理论传输距离200米，实际应用中还不止。方案二：采用NRF905是由频率合成器、功率合成器、晶体振荡器和调制器组成。它有很少的外围元件，不需要外部声表面振荡器。但由于该系统应用于农牧业，应用环境非常庞大，不能满足设计的需要。依据设计的要求以及操作可行性，选择方案一，采用NRF24101作为本系统的通信模块。3 .温湿度传感器模块方案方案一：采用HMP45D温湿度传感器，温度为钳电阻温度传感器，湿度为湿敏电容湿度传感器。湿敏电容器不应长期暴露在含有化学物质的气体中，否则会改变其性能。需要应定期拆下并清洁滤纸或更换新

6、的滤纸。所以这是不合适的。方案二：采用DHTII温湿度传感器。能够与多款单片机连接。该产品具有很多优点，包括响应快、体积超小、功耗超低。在许多场合都受用，特别是条件苛刻的应用场合。考虑到成本以及操作性，选择DHT11检测周围环境的温湿度。4 .显示模块方案方案一：采用1ED数码显示管。优点是成本低，但点阵显示的精度不够，不能显示字符。方案二：1CD1602用于显示信息。是一种通用字符液晶显示模块，可以显示字符和数字，价格便宜，易于控制。结合实际考虑到成本、精度、美观等方面的因素，选择较为符合的方案二。四、关键技术分析图3DHTI1传感器模块程序流程图DHT11数字温湿度传感器是一种具有校准数字

7、信号输出的温湿度复合传感器。传感器采用特殊的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有高可靠性和优良的长期稳定性。DHT11传感器由电阻式湿度传感器和NTC温度传感器组成，并与高性能8位MCU相连。因此，该产品具有质量优良、响应速度超快、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个DHTI1传感器在非常精确的湿度校准室中进行校准。校准系数以程序的形式存储在OTP存储器中，在传感器内部的信号处理过程中调用。采用单线串行接口,使系统集成简单快捷,具有体积小、功耗极低的特点。信号传输距离可达20m以上。当连接线长度小于20m时，应采用5K。当上拉电阻大于20m时，应根据情况选用合适的上拉电阻，使其成为各种

8、应用甚至最苛刻应用的最佳选择。产品为4针单排包装。连接方便，可根据用户需要提供特殊的包装形式。应用领域：暖通空调、检测仪器、汽车、数据记录仪、日用消费品、自动控制、气象站、家用电器、湿度调节器、医疗、除湿机。五、问题、体会与收获系统设计过程中分为几个方面进行。关于系统方案设计与选择方面：根据各项功能的实现方法以及硬件连接方式，将整个系统划分为数据采集模块、单片机模块、无线通信模块、液晶显示模块和电源模块系统以硬件软件两个部分组成，硬件的设计主要包括了单片机的控制单元、温湿度采集单元、无线传输单元、显示单元等部分组成。本设计主要的产物是以单片机为主的实物，讲各个硬件模块完好的连接，在单片机中烧入程序，然后再运行程序，在实物测试中发现硬件电路与软件的不协调之处，并修正。验证各个模块功能的完整性,达到预期的效果，最后完成整个系统的调试。