西安邮电大学

通信与信息工程学院

《通信工程专业课程设计I》报告

（2021 ~ 2022学年 第一学期）

实验名称： 专业课程设计I

学生姓名：

专 业：

学 号：

指导教师：

摘要

在现代信息通讯技术的支撑下，人类的知识结构发生了巨大改变，万维网的迅速发展，缩小了距离的差别，使我们居住的环境成为一个地球村，信息通信的发展与应用，促进了了全球经济的发展，实现了不同国家地区的沟通与交流，在高效低碳减排的同时，把人类的居住环境向绿色家园迈进，在构建和谐社会的同时，实现了全球的可持续发展。

此外，工业革命时代的结束，宣告了资源密集型产业的结束，能源的非可再生性，使人类认识到保护环境和节约资源的重要性，我们的国家在积极探索新能源的同时，也非常重视节能减排，建设绿色低碳的生活环境。

随着社会、科技的发展，人们不断的研究、创新，从起先的皮肤感受，到简易温湿度计，再到电子温湿度计，一直在为更加便利而努力。为了适应人们的需求，无线传输温湿度检测系统应景而生，它集采集显示湿度和温度功能与一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。该系统主要采用STC89C52单片机作为主控核心，由 DHT11温湿度传感器提供温湿度数据、LCD1602液晶显示屏显示。

关键词:万维网；低碳减排；可持续发展；新能源；绿色低碳；温湿度;DHT11温湿度传感器;LCD1602液晶显示;单片机STC89C52;

目录

1. 绪论（引言） 1

1.1国内外发展 1

2. 课程设计任务及要求 3

2.1 设计任务 3

2.2 设计要求 3

3.系统总体设计方案 4

3.1方案论证 4

3.2系统总体设计 5

3.3工作原理 5

4.系统硬件设计 6

4.1.STC89C52控制电路 6

4.2温湿度传感器电路 7

4.3LCD1602液晶显示电路 8

4.4 nRF24L01无线传输模块 10

5. 系统软件设计 11

5.1主程序流程设计 11

5.2.子程序设计 12

6. 系统调试 14

7. 总结 16

8. 参考文献（附上设计中用到的主要参考文献） 17

课设主题：基于无线网络传输的多点温湿度采集系统

课设背景：进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切。现代温室大棚对环境温湿度的要求越来越高。空气温湿度直接影响着蔬菜种植的质量和效益,因此温室大棚中的温湿度检测是十分必要的。

课设目的：基于无线网络的多点温湿度采集系统，采用STC89C52芯片和无线模块NRF24L01,选用了先进的温湿度传感器DHT11,设计出一个基于无线传输的多点温湿度的采集系统，采集并存储采集的温湿度数据。

目前国内加强社会主义新农村建设,积极参与科技创新,为实现农业科技化、产业化、生产过程自动化提供有力支撑,现已成为科研工作的热点,电子及数字化产品,使生产过程不断走向智能化、人性化提供了有力保障.本研究项目,旨在为食用菌、花源卉等农业养殖业的生产过程及所需特殊环境百条件提供智能化控制,从而提供高度准确度的生产控制条件、提高生产率和生产质量、大大减轻劳度动强度、节约劳力、降低成本,且做到环保生产,为养殖生产的产业化打下坚实基础,市场前景无限广阔。

甘肃某大学研究了一种基于PID温度控制技术的×射线发生器。这种发生器需要将其精度控制在士0.5C左右，才能保证器件输出的×射线波长不发生超出要求的飘移，否则，X射线波长的超范围飘移将使整个设备难以正常使用。在温控过程中，由于难以建立控制对象的精确数学模型，所以可以用PID技术根据预先设定好的控制规律不停地自动调节控制量以使被控系统朝着设定的平衡状态过渡，最后达到控制范围精度内的稳定动态平衡。模糊温度控制是基于模糊逻辑描述的控制算法，主要嵌入操作人员的经验和直觉知识。它适用于控制不易取得精确数学模型和数学模型不确定或经常变化的对象。

国外科学家开发了一系列PC软件硬件，其功能是自动控制环境的温湿度。

英国:重视和发展温湿度控制器，科学家利用温湿度控制器对环境进行调节，同时研究环境与农业作物生理、室内节能等因素，取得了很大的突破;Hamid将PID控制器应用到冰箱的温度控制中，通过使用MATLAB/Simulink 软件仿真和误差分析图的方式与传统的ON-OFF 控制做了细致的比较。结果表明，PID控制无论是在精度和控制性能方面都优于ON-OFF控制。

荷兰、美国:利用高科技给温湿度控制器加一些附加属性如遥感、局域网控制与通信，从而成功实现PC自动控制温湿度、光照、滴灌、循环营养液等功能，让温湿度控制器更加不可思议。

本次课设主要任务是设计一个基于无线网络传输的多点温湿度采集系统，旨在解决传统有线温湿度采集的时间长，效率低，污染耗材等弊端。

课设主要通过三块PCB板搭载相关硬件和软件实现“两发一收”通信，主要应用DHT11进行温湿度采集，STC89C52单片机对数据进行处理，最终在LCD1602液晶显示屏显示采集到的温湿度数据。

系统利用两块PCB板的温湿度传感器DHT11芯片进行采集温湿度数据，再将收集到的数据传给核心芯片STC89C52处理，并将处理完的数据利用无线传输模块NRF24L01发射出去，同时通过数字显示屏LCD1602将处理后的数据显示出来。然后再将数据上传给上位机，上位机可以实时显示温湿度，并且可以查看温湿度的历史数据。

通过设计实现以下功能：

1.通过查阅有关资料用STC89C52单片机设计温湿度采集系统;

2.两个发送机采集温湿度，通过无线模块发送出去;

3.接收机收到发送机传输的温湿度数据，并在液晶显示屏上显示出来；

4..采集的温湿度数据通过数据线传送到PC端上位机;

5..PC端上位机显示并存储采集到的温湿度数据；

1.主控芯片：STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

1. 用VB进行编写程序。VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言；可用于开发Windows环境下的各类应用程序；在Visual Basic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具
2. 采用DHT11温湿度传感器。在日常生活及工农业生产中经常要乃至温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准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，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。超小的体积、极低的功耗，为4针单排引脚直接与单片机链接，减少了外部硬件电路，易使用。
3. LCD1602液晶显示方式。液晶显示效果出众，可以运用菜单项来方便操作

综上所述，按照系统设计功能的要求，确定硬件系统由无线通信模块、主控模块、测温模块、显示模块、上位机共5个模块组成，总体系统构成框图如图3.1所示。

图3.1 无线传输温湿度采集系统框图

系统利用两块PCB板的温湿度传感器DHT11芯片进行采集温湿度数据，再将收集到的数据传给核心芯片STC89C52处理，并将处理完的数据利用无线传输模块NRF24L01发射出去，同时通过数字显示屏LCD1602将处理后的数据显示出来。数据由另第三块PCB板的NRF24L01芯片接收。接收终端的NRF24L01芯片再将接收到的数据传给STC89C52芯片并通过数字显示屏LCD1602将接收的数据显示出来。然后再将数据上传给上位机，上位机可以实时显示温湿度，并且可以查看温湿度的历史数据。

图4.1系统总体结构电路原理图

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

主要特点有：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

单片机控制模块由单片机、晶振电路和复位电路构成。

晶振电路由两个30pF电容和一个12MHZ晶体振荡器构成，接入单片机的X1，X2引脚。

复位电路单片复位端低电平有效。

图4.2控制模块原理图