第三章 系统设计方案
3.1 设计框图
图3 系统设计框图
3.2 方案论证
温湿度检测系统有一些共同的特点：第一点就是有非常多的测量点，第二点环境不相同且比较复杂、第三点布线分散、测量点离监控室远等。假如我们使用一般的温度传感器来采集温度信号，它输出的就是模拟信号，这时我们就需要设计很多其他的电路模块，比如说信号调节电路、A/D 转换电路及相应的接口电路，通过这些转换，才能把传感器输出的模拟信号变换成数字信号从而送到上位机。但是外界存在的干扰非常多，就有可能会使系统的检测结果出现较大的误差；又由于测量时环境条件复杂、信号传输的距离远、测量点很多等各种因素的干扰，会让整个检测模块的稳定性和可靠性下降。所以温度检测系统有两个关键部分的设计：选择温度传感器的种类和设计主控单元。温度传感器的应用范围很广泛、使用数量多、也高居各类传感器之首。 3.2.1传感器的选择
方案一：使用热敏电阻来测量温度，这个可以测量40摄氏度到90摄氏度的温度区间，可是这个热敏电阻的是通过感知温度的变化而电阻值发生变化，从而测的温度，所以它的测量精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测温度变化区间比较小的情况下是不适用的。
方案二：采用单片模拟量温度传感器。可是这些传感器输出的温度信号都不是数字信
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号，这样就要经过A/D转换后才可以传送到计算机上，这样我们就要设计一些外围电路来完成这个转换，使我们在设计测温装置结构的过程变得较复杂。而且，它还不能测量不同地方的温度，因为这种测温传感器不能够并联在一起，所以一个传感器就要占用一根线。就算它能完成多点测量的工作，它实现这个任务的过程也不简单，肯定繁琐，这样一定程度上也增加了设计软件实现的难度。
方案三：采用数字温度传感器DS18B20进行测量温度，这个DS18B20输出的信号就不是模拟信号了，这样这个输出的信号就会很容易被单片机处理和控制，并且使用DS18B20时，整个设计就简单了很多，还不会像传统的测温方式那样有很多其他的外围电路[10]。而且这个芯片的工作性质非常的稳定，是一个能够用在工业中测量温度的元器件。这个元件有非常好的线性变化度，当从0摄氏度变化到100摄氏度的时候，它最大的线性偏差还不到1摄氏度。DS18B20还有一个最大的特点，就是运用单总线的数据传输模式，它输出的温度信号就是数字信号，可以直接和上位机连接起来。这样测量系统的结构设计就简单了很多，体积也小了很多，设计便捷化了，所以多点测量的设计系统就容易被实现了。
方案四：采用DHT11数字温湿度传感器进行测量温度和湿度。它所采集、输出的信号和DS18B20一样，都不是模拟信号，但是能够在检测温度的同时检测空气中的湿度。而且体积小、功耗低，能够很好的运用在日常的生活中。
系统芯片化是如今测温系统的发展趋势，所以本次设计所采用的传感器全都是数字传感器DHT11和DS18B20，正好顺应了这个发展趋势。集成化的电路，让整个电路系统看起来更加清楚，在构建电路和做电路方面更加方便和快捷。而且，我们在运用集成化的电路时，外界环境中的很多干扰因素都能都被有效地避免，这样就使得整个测量电路的精确度得到提高。所以在将来电路发展的一个趋势肯定就是采用集成化的芯片。本次设计采用这个数字温湿度传感器DHT11和DS18B20也是顺应这一趋势。
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3.2.2 主控部分的选择
表3 CC2430和CC2530功能对比表
由上表可知，和CC2430相比，CC2530芯片在很多性能方面比CC2430有了重大改进，比如说我们比较注重的封装尺寸、内存大小和RF性能等方面。
综上所述，本次设计，传感器采用DHT11，控制器采用CC2530。 3.2.3 显示器的选择
方案一：液晶显示字符大多数都是按照行数或列数、液晶点阵线的方式进行命名。比方说0801的意思就是每一行最大为8个字符，一共显露出1行。类似于1601，1602，0802等命名。这类液晶显示可显示ASCII字符，只是不能显示汉字。
方案二：采用OLED显示屏，它的工作电压、适用温度范围都很广，构造很简单，并且有自发光、对比度高、范瑛速度快这些优势。
因为OLED可以显示汉字，并且有良好的人机交互，功耗比较低。所以选用方案二。
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第四章 系统硬件设计
本次设计系统的主要工作流程是首先终端节点的数字温度传感器采集温湿度信号，然后采集到的信号分成两路，一部分被传送到12864显示屏进行显示，另一部分传送到CC2530芯片进行处理，再通过PCB天线发送出去，然后协调器的PCB天线接收从终端节点发出的信号，接收到信号后传送到CC2530芯片进行处理，然后传送给上位机。具体的工作流程示意图如下图4所示。
图4 系统硬件电路工作示意图
本系统的硬件电路设计图如下图5所示。
图5 整体硬件电路设计
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4.1 DHT11温湿度传感器介绍
DHT11是既能测量温度又能测量湿度的传感器，它输出的数字信号。这个传感器包由三个部分组成：感湿元器件、测温元器件和一个8位单片机连接在一起。所以它性价比非常高、很强的抗干扰能力等优势。并且体积小、功耗低，在很多情况下都被运用。
图6 DHT11实物图
4.1.1 DHT11的主要特性：
(1) 工作电压范围：3.3伏特到5.5伏特，能有适应很广阔范围的工作电压； (2) 测量的范围：能测量20—90%的湿度和0—50摄氏度的环境，并且精度都很高，测湿度时的精度为±5%，测温度时的精度为±2摄氏度；
(3) 有很好的互换性，可以实现完全互换； (4) 温度性非常好，长时间用是精度仍然很高。 4.1.2 DHT11引脚说明
表4 DHT11引脚说明表
相应的DHT11引脚图如图7所示。
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