温度传感器辩析.docx

第1章 绪论随着社会生产的不断发展进步,许多工农业生产过程以及民用场合都需要对环境的湿度进行检测并控制，比如粮仓、温室蔬菜大棚、通信基站、电力变电房、药厂、图书馆、博物馆等。在当今的工业、电力行业中，为了保证社会的正常运作以及人民的正常生活，保证电气设备的正常运行至关重要。很多企业提倡对设备进行预防性的维护，而湿度是预防性维护中最重要的监控参数，湿度的过高或过低都可能潜藏着安全隐患。所以实现湿度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。在传统的温湿度测量中分别采用温度传感器和湿度传感器采集温度和湿度信号并通过布置大量的电缆或导线进行有线传输。在多测点的情况下，这种方法无疑大大增加了成本和系统设计的复杂性同时安装拆卸繁琐不灵活，信号容易受到干扰。如今，对农业环境实施技术的认识已经增加到行业当中。无线独特的传感器节点可以减少用于监控环境所需要的时间和精力。数据日志允许数据减少、遗失或错放，并且，这些数据也允许安置在关键位置而不需要在危险情况下放置专门人员。目前，无线数据通信的应用领域越来越广，遥控遥测、无线抄表、门禁系统、身份识别、非接触RF智能卡、无线标签、安全防火系统、生物信号采集、机器人控制等。凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。所以在种种因素下，采用无线监测系统的优越性就体现出来了。第2章 系统总体设计2.1 系统总体模块介绍本系统采用模块化处理，系统分为数据采集发送部分与数据接收显示部分。数据采集发送部分分为：数据采集模块DHT11、数据处理模块STC89C 51单片机、无线模块NRF24L01；数据接收显示部分分为：无线模块NRF24l01、显示模块LCD1602。2.2 各模块功能的简要介绍2.1.1 数据采集模块数据采集模块DHT11：为整个系统运行提供数据来源，在本系统中提供的是外界环境得到的湿度。DHT11是一种含有已校准的数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。DHT11引脚接口说明如下表所示：表2.1.1 DHT11引脚接口说明引脚编号引脚名称引脚说明1VDD供电接口3——5.5v2DATA串行数据，单总线3NC空脚，悬空4GND接电源负极2.2.2 数据处理模块数据处理模块STC89C51单片机：控制系统，具有驱动数据采集模块DHT11，使湿度数据能够顺利的读出来，并处理数据使之可以在LCD里面正确的显示，同时它通过串口连接了无线模块NRF24L01，使之将数据发送出去。本系统采用的控制芯片是由STC公司生产的51单片机STC89C51，单片机最小系统如图所示：图2.1.1 单片机最小系统单片机最小系统，是指用最少的原件组成的单片机可以工作的系统。对于本系统来说，单片机最小系统由单片机、复位电路、时钟电路组成。单片机是一种集成的电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能，可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路，集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。STC89C51单片机各功能部件介绍：1、电源：（1）VCC - 芯片电源，接+5V；（2）VSS - 接地端。2、时钟：XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。3、控制线：控制线共有4根。（1）ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址。② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。（2）PSEN：外ROM读选通信号。（3）RST/VPD：复位/备用电源。① RST（Reset）功能：复位信号输入端。② VPD功能：在Vcc掉电情况下,接备用电源。（4）EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。① EA功能：内外ROM选择端。②Vpp功能：片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。4、I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。其中P3口具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号。2.2.3 时钟模块时钟模块DS12C887：时钟模块选用时钟芯片DS12C887。它将晶体振荡器电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方，组成一个加厚的集成电路模块，其原理图如图所示。图2.1.2 时钟模块原理图复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种方式，按键手动复位又分为按键电平复位和按键脉冲复位。而本