1、文库下载 免费文档下载http:/ nRF24L01 的无线温湿度测试系统基于 nRF24L01 的无线温湿度测试系统第 20 卷第 2 期电子设计工程Vol.20No.2ElectronicDesignEngineering2012 年 1 月 Jan.2012基于 nRF24L01 的无线温湿度测试系统马瑾，裴东兴，张少杰（中北大学信息与通信工程学院，山西太原 030051）摘要：针对传统温湿度测量中的缺点，设计了以低功耗 MSP430 单片机为控制核心，利用温湿度一体传感器 SHT11 进行温湿度信号的采集，结合无线传输模块 nRF24L01 对数据进行无线传输的温湿度测试系统，并在可靠
2、可信、微功耗的基础上能很好地满足实际应用要求。关键词：SHT11；MSP430；nRF24L01；无线数据传输中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：16746236（2012）02-0064-03文库下载 免费文档下载http:/ MSP430 单片机设计低功耗采集存储电路。图1上位机子系统原理框图文库下载 免费文档下载http:/ 系统总体结构和工作原理本次设计的无线温湿度监控系统有上位机子系统和图 2 下位机子系统原理框图Fig.2Testsubsystemblockdiagram的控制下通过无线发送模块 nRF24L01 将温湿度数字信号发送到上位机子系统；在上位机子系统中，在
3、MSP430 主控单元的作用下，通过无线射频接收模块接收下位机子系统发送过来的温湿度数字信号，一方面通过液晶显示模块实时显示接收到的温湿度数值，一方面通过串口通信模块与终端设备进行通信，在终端设备中利用软件读取数据并绘制曲线。下位机子系统两个部分组成2。上位机子系统由主控芯片MSP430 单片机、无线射频接收模块、天线、液晶显示模块、电源模块、时钟模块、串口通信http:/ 模块、终端设备等组成。上位机子系统原理框图如图 1 所示；下位机子系统由主控芯片 MSP430 单片机、温湿度传感器、无线射频发射模块、天线、电源模块以及时钟模块等组成。下位机子系统原理框图如图 2 所示。在下位机子系统中
4、，由数字温湿度传感器 SHT11 分别对温度和湿度信号进行实时采集，在主控芯片 MSP430 单片机收稿日期：2011-12-08文库下载 免费文档下载http:/ 系列单片机是美国德州仪器（TI）公司推出的一作者简介：马瑾（1981） ，女，山西柳林人，硕士，讲师。研究方向：信号与信息处理。种 16 位超低功耗的混合信号处理器。它的电源电压采用配置其寄存器7；1.83.6V 低电压，RAM 数据保持方式下耗电仅为 0.1A，活动模式耗电为 250A/MIPS，I/O 输入端口的漏电流最大仅为2）当 MCU 有数据要发送时，接收节点地址（TX_ADDR）和有效数据（TX_PLD）通过 SPI
5、接口写入 nRF24L01，当 CSN 为低时数据被不断地写入。发送端发送完数据后，将通道 0 设置为接收模式来接收应答信号，其接收地址（RX_ADDR_P0）与接收端地址（TX_ADDR）相同；50nA。此外，它共有一种活动模式和 5 种低功耗模式。MSP430 具有强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片文库下载 免费文档下载http:/ PRIM_RX 为低、CE 为高，启动发射模块，CE 高电平持续时间最小为 10s；2.2 温湿度传感器 4）nRF24L01ShockBurst 发送模式：无线系统上电、启动内部 16MHz 时钟、无线发送数据打包、高速发送数据；SHT11http:/
6、 是一款高度集成的温湿度传感器芯片，它采用专利的 CMOSens 技术，提供全量程标定的数字输出；由于采用了优化的集成电路形式使其具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该传感器包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，并在同一芯片上与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。每个传感器芯片都在极为准确的湿度腔室中以镜面冷凝式湿度计为参照进行标定；两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单4。SHT11 具有体积微小、功耗极低、抗干扰能力强、响应快速等优点。5）数据发送完后，立即进入接收模式。如果在有效应答时间范围内收到应答信号，则认为
7、数据成功发送到了接收端，此时状态寄存器的 TX_DS 位置高并把数据从 TX_FIFO 中清除掉；如果在设定时间范围内没有接收到应答信号，则重新发送数据，如果自动重发计数器溢出，则状态寄存器的MAX_RT 位置高，不清除 TX_FIFO 中的数据。当 MAX_RT 或 TX_DS 为高电平时 IRQ 引脚产生中断，IRQ 中断通过写状态文库下载 免费文档下载http:/ 中断清除之前不会重发数据包，数据包丢失计数器（PLOS_CNT）在每次产生2.3nRF24L01 无线传输模块nRF24L01 是一款新型单片射频收发一体器件，工作于MAX_RT 中断后加一；6）如果 CE 置低，则系统进入待
8、机模式 I，如果不设置 CE 为低，则系统会发送 TX_FIFO 寄存器中下一包数据，如果 TX_FIFO 寄存器为空且 CE 为高则系统进入待机模式 II；7）如果系统在待机模式 II，当 CE 置低后系统立即进入待机模式 I。2.42.5GHzISM 频段。其内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型 ShockBurst 技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01 功耗 http:/ 很低，在-6dBm 的功率发射时，工作电流只有 9mA；接收模式时，工作电流只有 12.3mA；有掉电模式和待机模式两种低功率工作模式使节能设计更方便5。
9、nRF24L01 的发送模式的程序流程图如图 4 所示。nRF24L01 采用 GFSK 调制，具有自动应答和自动再发射功文库下载 免费文档下载http:/ CRC 校验码的特性。2.4SPI 连接MSP430 单片机与 nRF24L01 无线收发模块之间利用同步串行口 SPI 进行双向通信6。nRF24L01 的 SPI 总线有 SCK（SPI 时钟） 、MISO（主入从出）、MOSI（主出从入） 、CSN（SPI 使能） 。MSP430 通过控制 PWR_UP、PRIM_RX 以及 CE3 个引脚的高低电平使 nRF24L01 分别处于发射模式、接收模式、待机模式以及掉电模式，IRQ 是中
10、断标志位。MSP430 与 nRF24L01 的连接图如图 3 所示。图 3Fig.3MSP430 与 nRF24L01 的连接图ConnectiondiagramofMSP430andnRF24L01图 4 无线发送流程图33.1文库下载 免费文档下载http:/ 无线接收模式流程1）MCU 将 nRF24L01 的 CE 引脚置低，使其进入待机模式 I，并对其寄存器进行配置；1）MCU 控制引脚 CE 为低，使 nRF24L01 进入待机模式 I，电子设计工程2012 年第 2 期2）将 PWR_UP、PRIM_RX、CE 引脚置高，使 nRF24L01进入接收模式；满足实际测试需要。参考
11、文献：3）130http:/ 后 nRF24L01开始检测空中信息；4）接收到有效的数据包后（地址匹配、CRC 校验正确） ，将数据存储在 RX_FIFO 中，同时 RX_DR 位置高，并产生中断；文库下载 免费文档下载http:/ nRF24L01 的远程温度检测系统设计J.自动化技术与应用，2010（5）：56-58.ZHUYu-ying，CAIZhan-hui.DesignofremotetemperaturedetectionsystembasedonnRF24L01J.TechniquesofAutomationandApplications，2010（5）：56-58.2邵帅.基于
12、 nRF905 的温度数据采集及无线传输系统的设计D.武汉：武汉科技大学，2010.3沈建华，杨艳琴，翟骁曙.MSP430 系列 16 位超低功耗单片机原理与应用M.北京：清华大学出版社，2004：3-5.5）发送确认信号；6）MCU 设置 CE 脚为低，使 nRF24L01 进入待机模式 I；7）MCU 通过 SPI 口以合适的速率将数据读出。nRF24L01的接收模式的程序流程图如图 5 所示。4樊建明，陈渊睿.基于 SHT11 的温室多点测量系统设计J.国外电子测量技术，2006（11）：4-8.FANJian-ming，CHENYuan-rui.Designofgreenhousemu
13、lti-pointsmeasuringsystembasedonSHT11J.ForeignElectronicMeasurementTechnology，2006， （11）：4-8.5时志云，盖建平，王代文库下载 免费文档下载http:/ 及其应用J.国外电子元器件，2007（8）：42-44.SHIZhi-yun，GAIJian-ping，WANGDai-hua，etal.Anewkindhttp:/ 5无线接收流程图7同嘉，卢鹏，张钰声基于 GPRS 技术的电气化铁路电能质量监测系统设计J陕西电力，2011,39（9）：59-62Fig.5Wirelessreceivingflowch
14、at4 结论TONGJia,LUPeng,ZHANGYu-sheng.DesignofpowerqualitymonitoringsystemforelectrifiedrailwaybasedonGPRStechniqueJ.ShanxiElectricPower,2011,39(9):59-62.文库下载 免费文档下载http:/ 220m，可以文库下载网是专业的免费文档搜索与下载网站，提供行业资料，考试资料，教学课件，学术论文，技术资料，研究报告，工作范文，资格考试，word 文档，专业文献，应用文书，行业论文等文档搜索与文档下载，是您文档写作和查找参考资料的必备网站。文库下载 http:/
