基于nRF905无线收发模块的温湿度监控系统设计

摘 要 人类活动与温湿度密切相关，鉴于对人造环境温湿度监控的必要性，本文介绍一款“实用、小巧、成本低、移动性好”专门针对基层单位使用的无线温湿度监控系统。本系统选用nRF905无线数据收发模块解决布线成本高及不便移动的问题。

关键词 nRF905；温湿度监控；无线收发

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-078-01

1 系统设计意义

人类的生存以及社会活动都与温湿度有密切的关系。温室大棚、粮库、机房、档案馆、气象站、楼宇自控工程，实验室，通讯机站、军火库等，这些都是无线温湿度监控系统应用到的重要领地。所以说，温湿度监控系统在各个工程领域中充当着非常重要的角色。但是在某些基层的单位存在不具备综合布线环境及成本预算不高的问题，采用无线数据传输的模式监控环境温湿度是最佳选择方案。

2 系统的总体功能

无线温湿度监控系统主要实现以下功能：

1）ID1模块和ID2模块分别对环境A和B两点进行温湿度数据采集，每隔两秒采集一次温湿度传感器DTH11的数据，红色LED闪烁一次，LCD显示屏显示该节点的温湿度数据，并将该数据通过nRF905无线模块发送给中继节点。

2）中继节点通过不断的切换无线工作频率，以此达到和ID1和ID2节点的通信。当和ID1建立通信时，红色LED小灯不断闪烁，LCD上显示与ID1 连接中；当和ID2建立通信时，绿色LED小灯不断闪烁，LCD上显示与ID2连接中；当进行数据转发时，红、绿色LED小灯都不断闪烁，LCD上显示与数据发送中。并把2个节点采集到的数据保存后转发给采集终端。

3）终端节点和中继节点建立通信的时候，红色LED小灯不断的闪烁，LCD更新当前的最新ID1和ID2的采集的温湿度数据信息。当有节点的温湿度数据超出程序设定的参数时，继电器动作并启动报警信号，蜂鸣器长鸣。

4）系统扩展：另外，本系统可按照用户要求，将温湿度监测系统扩展为温湿度监控系统，系统预留有空调、除湿机、加热器等设备控制接口，并可24小时不间断对监控环境的温湿度进行监控，以保证监控环境的温湿度指标控制在合理范围内，可大量节约能源，节省电费。

3 系统硬件设计

本系统硬件设计为四部分电路，其中包括两个以AT89S52单片机为控制核心的温湿度数据采集节点ID1和ID2，一个以AT89S52单片机为控制核心的中继节点和一个以ATMEGA16单片机为控制核心的主控显示终端模块。

主控显示终端模块是整个系统的控制中心，负责指令的发出、模块间协调以及节点的温湿度数据显示和决策控制等。目前，ATMEGA16型单片机是市场上性价比较高的单片机型号之一，有较高的市场占有率和稳定的供货源，同时，在空调控制板、智能仪表、LED控制屏、医疗设备等领域有着广泛的应用。本系统选用ATMEGA16型单片机作为主控模块的主控芯片是非常符合系统设计原则的。主控模块电路主要包括ATMEGA16单片机、晶振电路、复位电路、下载电路等，其电路原理图如图1所示。

图1 主控模块的核心电路

本系统主控显示终端模块采用KS0724 128*64LCD显示屏为显示终端，本系统主控显示终端模块采用nRF905无线数据收发模块来接收由中继模块传输来的温湿度数据，

无线温湿度监控系统选用通用型单片机AT89S52作为数据采集发送的主控芯片，系统中中继模块的作用是将采集模块传输过来的数据转发给中控显示终端模块，因此中继模块的硬件电路设计除了没有温湿度传感器外，其他部分都与数据采集模块硬件电路相同，在此不再赘述。

4 系统软件设计

本无线温湿度监控系统的主控显示终端模块主要负责完成对传来数据的监听，继而将监听到的数据送到LCD显示屏显示，与此同时，还将接收到的采集端的温湿度数据与系统内部预先设置的数据进行比较，当湿度超过70%时启动继电器动作，模拟除湿，当温度超过35℃时启动相应报警电路及控制电路，模拟制冷，其工作流程如图2所示。采集节点上电启动后为其设置各自的工作频率，ID1模块工作频率设置为428.4MHZ，ID2模块的工作频率设置为433.2MHZ。初始化后，每2秒钟采集一次终端温湿度传感器数据，并通过nRF905发送出去传给数据接收端，与此同时显示当前此节点采集到的温湿度数据。

5 结论

本系统的设计旨在使其产品化，以便于普及应用在基层单位。因此，系统在元件布局时首要考虑了元件布局的紧凑性。要想保证元件布局的紧凑性，只有对元件布局进行优化，才能有效的降低布线难度和生产工艺要求，以节约成本。另外，本系统依赖无线数据传输网络完成环境温湿度数据采集任务，并实现简单的控制功能。日后，可进一步扩展本系统功能，例如可将系统连接打印机及电脑将24小时监控数据记录并打印，从而可以省去人工读数和填表的工作。

参考文献

[1]夏明娜.单片机系统设计及应用[M].北京：北京理工大学出版社，2011：1-230.

[2]http：///files/Product/data_sheet/nRF905_rev1_4.pdf.

[3]牛永超.基于无线传感器网络的温室温湿度监测平台设计[D].西北农林科技大学，2009.