基于单片机无线数显温湿度计的设计

张叶笛+赵宇鑫+姜树杰

【摘要】 电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的无线通信系统得到了发展。温湿度检测应用的领域越来越多，本文主要简介一款基于单片机的温湿度控制系统。

【关键词】 温湿度 单片机 无线通信

为了对单片机有更深刻的了解，同时也在电子方面有更深刻的认识，通过学习，选择做一个通过nRF24.L01射频无线通信技术，基于STC89C51单片机，设计一个无线通信系统。核心部件单片机STC89C51，它在整个人类史上的地位已经不容置疑地确立了，相信它会越来越深入地浸透到人们的生活中，并且将在一定程度上影响人们对生活的理解和诠释。

一、温湿度检测系统主要功能

为了对空气中的温湿度进行测量以及利用无线传输显示，先在LCD1602显示屏设定初始值，同时DHT11开始检测当前空气温度、湿度，假定当前温湿度超过设定值，四个流水灯分别代表温度、湿度上下限，有选择的指示灯亮同时蜂鸣器报警，通过按键可以调节设定的初始值。

二、系统主要器件的简介

2.1主控器件

本设计是STC89C51单片机为控制核心，RC522为非接触式IC卡读写器，基于FRID的射频识别技术综合实现所有功能。本系统选择C语言作为STC单片机开发的首选编程语言。系统框图如下：

单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。单片机具有可靠性强、性价比高、电压低、功耗低，结构简单，体积小，信号处理可靠等优点。片内含有Flash程序存储器 SRAM、UART、SPI、A＼D、PWM等模块。

2.2 DHT11温度传感器

对于DHT11而言，其首先是建立在数字信号基础上的复合型温湿度传感器，在结构上，1个测温软件NTC，1个感湿软件，共同连接在8位高性能单片机上面。在技术应用层面，具有数字采集技术和温湿度传感技术的相互结合，进一步提高了传感器的准确性和适用性。除此之外，具有极高的抗干扰性、效率高等优点[10]。对DHT11的校对要借助湿度校验室来完成。OTP存储校准系数，并在对信号进行检测时发挥作用。串行接口采用单线制，简化了整个系统的结构，并提高了系统的效率，降低了能耗，数据信号传输距离能达到20米远，该种传感器在封装上，由为4 针单排引脚来实现，简化了连接方式，并能根据不同用户的需求进行适用。

2.3 nRF24.L01 2.4GHz射频收发芯片

无线传感器网络技术是21世纪最具影响和创新性的技术之一，主要涉及现代计算机技术、电子科学技术、网络技术以及通信技术等。无线传感器网络的应用领域十分广泛，主要可应用于环境监测、医学保健、军事情报收集、工业生产自动化、建筑安全监测等方面。目前基于无线传感器网络技术的环境监测系统主要采用ZigBee、GPRS、FDMA、CDMA进行传输。它具有计算简单，直观合理的有点[15]。

三、系统硬件设计

nRF24.L01硬件的设计有单片机电路、nRF24.L01控制电路、温度传感器电路等；nRF24.L01控制电路实现nRF24. L01的智能化控制，比如自动发送或接收数据，完成报警。主要由AT89S52芯片和nRF24.L01芯片完成，无线通信部分由nRF24.L01控制芯片完成。

四、系统软件设计

4.1主机流程

该系统实现了以发射端控制传感器模块、nRF24.L01无线输出模块为主要功能的核心系统。主机的功能实现主要步骤有：当电源开始供电时，按下开关，该程序开始工作，传感器模块开始检测周围的温湿度、通过nRF24.L01传输到接收端。

结语：本设计以MCS-51系列单片机为核心设计的无线通信系统，并通过nRF.24L01射频无线通信技术，以实现主机采集温湿度传感器相关数据发送给从机单片机以LCD1602予以显示。温湿度传感器使用DHT11，主要通过RC522为非接触式IC卡读写器，基于FRID的射频识别技术综合实现所有功能。

参 考 文 献

[1] 杜静.扩散炉自动恒温控制系统.博硕论文库.2007

[2]卢婷.无线温湿度检测设计.山东工业技术.2014（21）：25-28