基于nRF2401无线传输的集温湿度与光照监测系统
计。
方案二：nRF2401无线芯片。
nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，掉电模式可以很容易的实现低功耗需求，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。
综合以上两种方案，选择方案二。
nRF2401的数据传输速率比nRF905高，而且传输距离更远。
1.3温湿度传感器的论证与选择
数字温湿度传感器DHT11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与卓越的长期稳定性。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。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
综合考虑采用温湿度传感器DHT11。
1.4光敏传感器的论证与选择
这款BH1750环境光传感器内置16位的模数转换器，它能够直接输出一个数字信号，不需要再做复杂的计算。这是一种更精良的和容易使用简易电阻器的版本，通过计算电压,来获得有效的数据。这款环境光传感器能够直接通过光度计来测量。光强度的单位是流明\。当物体在均匀的光照下它能够在每平方米获得1lx的光通量，它们的光强度是1lx。
综合考虑采用BH1750环境光传感器。
2系统理论分析与计算
2.1 nRF2401无线收发模块的分析
2.1.1nRF2401工作方式
nRF2401有工作模式有四种：
收发模式、配置模式、空闲模式、关机模式
工作模式由CE 和寄存器内部PWR_UP、PRIM_RX 共同控制，见下表：
2
发射数据时，首先nRF2401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nRF2401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10us，延迟130us后发射数据；若自动应答开启，那么nRF2401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中数据保留以便再次重发；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nRF2401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。
接收数据时，首先将nRF2401配置为接收模式，接着延迟130us进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF2401进入空闲模式1.
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体框图
系统总体框图如图1所示，主要发送端和接收端两大部分，而其中的每个部分有以下模块构成：单片机控制模块、无线通信模块、温湿度采集模块、光照强度采集模块、按键模块、液晶显示模块、电源模块等。
图1 系统总体框图
3.1.2nRF2401无线通信子系统框图与电路原理图
1、nRF2401无线通信子系统框图
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基于nRF2401无线传输的集温湿度与光照监测系统
图2nRF2401无线通信子系统框图
2、nRF2401无线通信子系统电路
图3nRF2401无线通信子系统电路
3.1.3DHT11温湿度传感器子系统框图与电路原理图
1、DHT11温湿度传感器子系统框图
图4DHT11温湿度传感器子系统框图
2、DHT11温湿度传感器子系统电路
图5DHT11温湿度传感器子系统电路
3.1.4BH1750光敏传感器子系统框图与电路原理图
1、BH1750光敏传感器子系统框图
4
图6BH1750光敏传感器子系统框图
2、BH1750光敏传感器子系统电路
图7BH1750光敏传感器子系统电路
3.1.5LCD显示子系统框图与电路原理图
1、LCD显示子系统框图
图8LCD显示子系统框图
2、LCD显示子系统电路
5
基于nRF2401无线传输的集温湿度与光照监测系统
图9LCD显示子系统电路
3.1.6电源
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供
5V或者
12V电
压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。
3.2程序的设计
3.2.1程序设计思路
系统要先进行初始化设置，初始化设置后，单片机向DHT11温湿度传感器和BH1750光敏传感器发送初试化脉冲；处于激活状态的传感器向单片机发送存在脉冲，之后发射端的nRF2401处于接收等待状态。直到收到单片机发来中断命令后转入测量子程序，执行温湿度和光照的数据读取并发送给接收端，复位返回。
3.2.2程序流程图
1、主程序流程图
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