80us 80us开始发送信号
主机信号图3.8 发送信号
从机信号
（d）由DHT11的DATA引脚输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0”的格式为：50us的低电平和26-28us的高电平；位数据“1”的格式为：50us的低电平加70us的高电平。
50usVDD26us-28usGND主机信号从机信号
图3.9 位数据“0”的格式
50usVCC 70usGND主机信号从机信号
图3.10 位数据“1”的格式 (8) 测量分辨率
测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）。 (9) 电气特性
VDD=5V，T = 25℃，除非特殊标注
表3.1 电气特性表
参数 供电 供电电流 供电电流 供电电流 采样周期
条件 DC 测量 平均 待机 秒
min 3 0.5 0.2 100 1
typ 5
max 5.5 2.5 1 150
单位 V mA mA uA 次
温湿度采集模块电路设计如图3.11所示。
VCCVCC5K1PinP1.0DATA 2Pin4PIinDHT11GND
图3.11温湿度采集模块电路
3.3 无线模块设计
nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA；接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式（掉
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电模式和空闲模式）使节能设计更方便。 (1) 主要特点：
（a）GFSK调制，硬件集成OSI链路层 （b）具有自动应答和自动再发射功能 （c）片内自动生成报头和CRC校验码 （d）数据传输率为l Mb/s或2Mb/s （e）SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s
（f）125个频道与其他nRF24系列射频器件相兼容
（g）双通道数据接收，内置环行天线，开阔地无干扰条件通信距离20-50米 （h）QFN20引脚4 mm×4 mm封装 （i）供电电压为1.9 V～3.6 V (2) 引脚说明：
图3.12 nRF24L01
nRF24L01引脚排列如图3.12所示。各引脚功能如下： CE：使能发射或接收；
CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01； IRQ：中断标志位； VDD：电源输入端； VSS：电源地；
XC2，XC1：晶体振荡器引脚；
VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V； ANT1,ANT2：天线接口。 (3) 工作模式：
通过配置寄存器可将nRF24L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表3.2所示。
表3.2 工作模式
模式 接收模式 发射模式 发射模式 待机模式2 待机模式1 掉电
PWR_UP
1 1 1 1 1 0
PRIM_RX 1 0 0 0 - -
CE 1 1 1→0 1 0 -
FIFO寄存器状态
-
数据在TX FIFO 寄存器中 停留在发送模式，直至数据发送完
TX_FIFO为空 无数据传输
-
待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 （4）工作原理
图3.13 电路原理图
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。
接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs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nRF24L01进入空闲模式1。
(5) 配置字：
SPI口为同步串行通信接口，最大传输速率为10 Mb/s，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。但针对单个字节而言，要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。
nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定义，这些配置寄存器可通过SPI口访问。nRF24L01 的配置寄存器共有25个，常用的配置寄存器如表3.3所示。
表3.3 配置寄存器 地址（H） 00 01 02 03 04
寄存器名称 CONFIG EN_AA EN_RXADDR SETUP_AW SETUP_RETR
功能
设置24L01工作模式 设置接收通道及自动应答 使能接收通道地址 设置地址宽度
设置自动重发数据时间和次数
07 0A~0F 10 11~16
STATUS RX_ADDR_P0~P5 TX_ADDR RX_PW_P0~P5
状态寄存器，用来判定工作状态 设置接收通道地址 设置接收接点地址
设置接收通道的有效数据宽度
无线模块设计电路图如图3.14所示。
3.3V1K*6P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5VCCIRQMISQMOSICLKGSNCEGNDNRF24L01
图3.14 单片机与nRF24L01连接图
3.4 液晶显示模块设计
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，它有若干个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，他不能显示图形（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）目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 1602LCD主要技术参数：
显示容量：16×2个字符 芯片工作电压：4.5-5.5V 工作电流：2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压：5.0V
字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm （1）引脚功能说明：
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下： 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，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。