基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设计 - 图文(4)

VDDC7C833nF10nF1nFCE1CECSN2CSN3SCKSCKMOSI4MOSIMISO5MISOIRQC9R222K2019181716VSSDVDDVDDVSSIREFU1C550omh,RFI/O3.9nH1.5pFC6L11.0pF8.2nHL22.7nHC3C42.2nF4.7pFL36IRQ7VDD8VSS9XC210XC1C122pF15VSS14ANT213ANT112VDD_PA11VDDNRF24L01X116MR11MC222pF

图3-4 nRF24L01单端50Ω射频输出电路原理图

3.3 温湿度传感器 SHT11

3.3.1 SHT11温湿度传感器的基本原理

SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量精度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。COMSENETM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标准12总线等电路全部集成在一个芯片内。SHT11传感器的内部结构框图如图3-5所示

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图3-5 SHT11 传感器内部就结构框图

SHT11的每一个传感器都是在极为精确的湿度室中校准的。SHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与一个14位的A/D转换器相连，可将转换后的数字温湿度值送给二线I2C总线器件，从而将数字信号转换为符合I2C总线协议的串行数字信号。

由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性，而A/D转换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。其次在传感器芯片内装载的校准数据保证了每一只湿度传感器都具有相同的功能，即具有100%的互换性。最后，传感器可直接通过12C总线与任何类型的微处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成本，简化了接口方式。

3.3.2 SHT11与单片机的管脚连接原理图

以下是SHT11与单片机的管脚连接原理图，如图3-6所示

图 3-6 SHT11与单片机的管脚连接图

17 3.4 显示模块

显示模块采用的是液晶LCD1602。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 3.4.1 LCD1602的引脚

以下是LCD1602的引脚图3-7。

图 3-7 1602采用标准的16脚接口，其中： 第1脚：GND为电源地。 第2脚：VCC接5V电源正极。

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。

18 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。第15～16脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极。

16脚背光负极。

3.4.2 LCD1602与单片机的连接图

3.5 电源模块

J1为line input

5V,两个104电容为滤波电容，引脚分别接地，主要是滤掉高频纹波，防止自激震荡；47UF为滤波电容，主要是滤掉低频纹波；R1作限流作用以保护稳压二极管D2，当输入电压和输出负载电流发生变化时R1通过本身降压的变化，来调整稳压二极管D2的工作电流，从而起到稳压作用。其原理图如图3-8所示

图 3-8 5V转3.3V原理图

19 4 系统软件设计 简单介绍系统软件组成。

4.1 主程序流程图

4.2 nRF4L01数据发送子程序

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中数据保留以便在次重发;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。

配置字

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