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基于单片机的智能温室温湿度控制系统的.doc
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基于单片机的智能温室温湿度控制系统的.doc
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基于单片机的智能温室温湿度控制系统的设计
摘要:在农业生产中,温室大棚的应用越来越广泛,为人们创造了更高的经
济效益。在温室大棚中,最关键的是温湿度控制方法。传统的温湿度控制方法完
全是人工的,不仅费时费力,而且效率低。本文旨在论述一种温室大棚温湿度控
制系统的设计,该系统主要由单片机 AT89S52、温湿度传感器 DHT11、无线通信
模块 nRF2401、液晶显示 LCD1602 等组成。采用温湿度传感器 DHT11 来测量温
湿度,它的精确度高,而且 DHT11 直接是输出数字信号,可直接与单片机相连。
通过无线传感器 nRF2401 来进行信号传送,这样能够降低布线的麻烦。显示部分
使用的是 LCD1602 来显示温湿度。本系统的核心是单片机 AT89S52,接收传感
器所测的数据并处理,然后执行各种操作。本系统智能度高,可靠性高,系统工
作稳定,且综合性价比较高,具有较大的市场应用前景。
关键词:单片机,温湿度控制系统,温湿度传感器 DHT11,LCD 显示,无
线模块 nRF2401
Design of temperature and SCM
Abstract :In agricultural production, more and more extensive application in
the greenhouse, create more economic benefits for the people. In the greenhouse,
the most critical is the temperature and is be directly connected with the
single-chip microcomputer. Through the NRF2401 to transmit signals, it can
reduce the trouble of wiring. The display part is using LCD1602 to display the
temperature and perform various operations. The system of is stable, and the ,
Temperature and ×4 mm 封装
9.供电电压为 1.9 V~3.6 V
引脚说明
图 3.12 nRF24L01
nRF24L01 引脚排列如图 3.12 所示。各引脚功能如下:
CE:使能发射或接收;
CSN,SCK ,MOSI,MISO:SPI 引脚端,微处理器可通过此引脚配置
nRF24L01;
IRQ:中断标志位;
VDD:电源输入端;
VSS:电源地;
XC2,XC1:晶体振荡器引脚;
VDD_PA:为功率放大器供电,输出为 1.8 V;
ANT1,ANT2:天线接口。
工作模式
通过配置寄存器可将 nRF24L01 配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模
式,如表 3.2 所示:
表 3.2 工作模式
模式
PWR_UP
PRIM_RX
CE
FIFO 寄存器状态
接收模式
1
1
1
-
发射模式
1
0
1
数据在 TX FIFO 寄存器中
发射模式
1
0
1→0
停留在发送模式,直至数据发送完
待机模式 2
1
0
1
TX_FIFO 为空
待机模式 1
1
-
0
无数据传输
掉电
0
-
-
-
待机模式 1 主要用于降低电流损耗,在该模式下晶体振荡器仍然是工作的;待
机模式 2 则是在当 FIFO 寄存器为空且 CE=1 时进入此模式;待机模式下,所有配
置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小,同时 nRF24L01 也不工作,但其所
有配置寄存器的值仍然保留。
工作原理
图 3.13 电路原理图
发射数据时,首先将 nRF24L01 配置为发射模式:接着把接收节点地址
TX_ADDR 和 有效数据 TX_PLD 按照 时序由 SPI 口写入 nRF24L01 缓存区,
TX_PLD 必须在 CSN 为低时连续写入,而 TX_ADDR 在发射时写入一次即可,然
后 CE 置为高电平并保持至少 10μs,延迟 130μs 后发射数据;若自动应答开启,那
么 nRF24L01 在发射数据后立即进入接收模式,接收应答信号(自动应答接收地
址应该与接收节点地址 TX_ADDR 一致)。如果收到应答,则认为此次通信成功,
TX_DS 置高,同时 TX_PLD 从 TX FIFO 中清除;若未收到应答,则自动重新发射
该数据(自动重发已开启),若重发次数(ARC)达到上限,MAX_RT 置高,TX FIFO
中数据保留以便再次重发;MAX_RT 或 TX_DS 置高时,使 IRQ 变低,产生中断,
通知 MCU。最后发射成功时,若 CE 为低则 nRF24L01 进入空闲模式 1;若发送堆
栈中有数据且 CE 为高,则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且 CE 为高,则
进入空闲模式 2
[19]
。
接收数据时,首先将 nRF24L01 配置为接收模式,接着延迟 130μs 进入接收状
态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和 CRC 时,就将数据包存储在 RX
FIFO 中,同时中断标志位 RX_DR 置高,IRQ 变低,产生中断,通知 MCU 去取数
据。若此时自动应答开启,接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成
功时,若 CE 变低,则 nRF24L01 进入空闲模式 1。
图 3.14 单片机与 nRF24L01 连接图
配置字
SPI 口为同步串行通信接口,最大传输速率为 10 Mbs,传输时先传送低位字
节,再传送高位字节。但针对单个字节而言,要先送高位再送低位。与 SPI 相关
的指令共有 8 个,使用时这些控制指令由 nRF24L01 的 MOSI 输入。相应的状态
和数据信息是从 MISO 输出给 MCU
[20]
。
nRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定义,这些配置寄存器可通过 SPI 口
访问。nRF24L01 的配置寄存器共有 25 个,常用的配置寄存器如表 3.3 所示:
表 3.3 配置寄存器
地址(H)
寄存器名称
功能
00
CONFIG
设置 24L01 工作模式
01
EN_AA
设置接收通道及自动应答
02
EN_RXADDR
使能接收通道地址
03
SETUP_AW
设置地址宽度
04
SETUP_RETR
设置自动重发数据时间和次数
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