無線溫濕度測試系統電路設計

　　在當今的工農業生產中，需要進行溫濕度采集的場合越來越多，準確方便地測量溫度變得至關重要。傳統的有線測溫方式存在著布線復雜，線路容易老化，線路故障難以排查，設備重新布局要重新布線等問題。特別是在有線網絡不通暢或由于現場環境因素的限制而不便架設線路的情況下，給溫濕度的數據采集帶來了很大的麻煩。要想監測到實時的溫濕度數據，就必須采用無線傳輸的方式對數據進行采集、發送、接收并對無線采集來的數據通過上位機進行處理，以控制并監測設備的運行情況，減少不必要的線路設備開支。

　　溫濕度采集電路設計

　　DHT11是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。該傳感器應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。圖2所示為其溫度采集電路。DHT11傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC 測溫元件，可與高性能8位單片機相連接。校準系數以程序的形式儲存在OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的過程中可調用這些校準系數。單線制串行接口可使系統集成變得簡易而快捷，而且信號傳輸距離可達20m 以上。當連接線長度短于20m 時，應使用5kΩ上拉電阻，大于20m 時，應根據情況使用合適的上拉電阻。

　　無線發射、接收電路設計

　　nRF24L01是NORDIC 公司生產的一款無線通信芯片，采用FSK 調制方式，內部集成有NORDIC 自己的Enhanced Short Burst 協議。可以實現點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達到2 Mb/s.NORDIC 無線發射、接收芯片nRF24L01的電路原理圖如圖3所示。

　　nRF24L01是單片射頻收發芯片，工作于2.4~2.5 GHz 的ISM 頻段，芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01芯片的能耗非常低，以-5 dBm 的功率發射時，工作電流只有10.5 mA，接收時的工作電流只有18 mA，它具有多種低功率工作模式，節能環保，設計方便。nRF24L01無線收發模塊的各管腳功能如表1所列，圖4所示是nRF24L01與單片機連接時的電路圖。

　　本無線發射接收模塊需要的電源為1.9~3.6 V，本系統中采用3.3 V 直流電源來直接對無線發射接收模塊供電，5 V 電源經。ASM1117-3.3芯片轉換后可得到穩定的直流電源，其電源轉換電路如圖5所示。  

　　串行通信模塊

　　主機單片機接收到nRF24L01的數據后，經MAX232電平轉換可實現單片機程序下載與升級，同時可實現單片機與PC 機(上位機)的通信，以便將顯示數據信息通過此電路傳送到PC 機，并存PC 機上顯示，其串行通信電路如圖6所示。

　　本文提出了一種針對無線數據傳輸問題的解決方案，該方案基于nRF24L01來設計無線溫度采集系統。該系統采用低功耗、高性能單片機STC12C5A08S2和溫濕度傳感器DHT11來構成多點、實時溫濕度監測系統，最后在PC 機上完成配置、顯示和報警等功能。該系統使用方便，擴展十分容易，可廣泛應用于各種工農業生產和養殖等場合。