无线温度湿度采集系统的设计
给出接收模块单片机与NRF24L01连接图。详细连接电路图见附录A 3.2.3 模拟SPI口的实现
由于单片机不存在SPI口，为了实现单片机与NRF24L01的通讯，需要进行模拟SPI口，SPI口的工作方式可以通过SPI指令进行设置。首先必须设置器件的发送/接收模式才能保证有效的数据发送接收。
SPI口外围串行接口包括：MOSI（主机写操作）、MISO（主机读操作）、SCK（串行时钟信号，由主机控制）、CSN（片选信号，低电平有效）。SPI口的读写操作如 如图5和图6所示。
图5 SPI读操作时序
图6 SPI写操作时序
3.3 LCD1602液晶显示模块设计
本次设计可以采用的显示芯片很多，考虑到显示效果的精确度和成本等方面的因素，本设计采用LCD1602显示，经过无线传输后，温、湿度数据信息将在1602液晶显示芯片上进行显示，1602液晶显示芯片采用标准的16脚接口。将以上的传感器电路，无线传输和接收电路，单片机最小系统等各单元电路进行接口连接.用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其
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它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但LCD1602内带字符发生器，显示字符就比较简单了，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。通过单片机发送不同的指令即可控制LCD使其显示相应的温湿度信息。
各个引脚的连接图如下
图7 LCD1602模块电路图
3.4 电源模块设计
本设计电路采用+5V直流电源供电
图8 电源模块电路图
4 软件设计
本设计的数据采集系统是由采集模块和显示模块构成，程序设计主要有单片微处理器数据采集程序，NRF24L01发送和接收程序，液晶显示程序构成
4.1 采集模块软件设计
首先，将DHT11初始化，将采集到的温度湿度信息传送到单片机，通过单片机
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的P1.7脚控制DHT11的数据线DATA。主机通过SPI接口向NRF24L01配置寄存器写入信息并通过天线发送。
表4 DHT11命令集
命令 预留 温度测量 湿度测量 读状态寄存器 写状态寄存器 接口复位 代码 0000x 00011 00101 00111 00110 11110
图9 采集模块主程序
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4.2 发送接收模块软件设计
在进行采集模块软件设计时，要将NRF24L01设置为发送状态，TX_EN=1，TRX_CE=0如下图9所示。
在ShockBurstTM发送模式，NRF24L01自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。由以上可知，NRF24L01的ShockBurstTM收发模式有利于节约存储器和微控制器资源，同时也减小了编写程序的时间。
接收模块主要包括nRF24L01接收程序和液晶显示程序。与发送模块相同，在接收模块软件设计中，同样要先将NRF24L01设置为接收状态，TRX_CE=1，TX_EN=0，这样主机才能NRF24L01读取数据。
开始SPI配置寄存器，TRX_CE为低，TX_EN为高装载数据和对方地址否TRX_CE为高吗？是进入发送模式否 数据发送完成DR为高吗？是置低TRX_CE进入空闲状态结束
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图10 发送模块流程图
当微控制器有数据要发送时，先把PWR_UP引脚置为电平、TRX_CE引脚置为低电平。从而使NRF24L01置于待机模式;然后按时序通过SPI总线把发送地址和待发送的数据都写入NRF24L01相应寄存器中。SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定。微控制器将PWR_UP、TRX_CE和，TX_EN全置高电平，激发NRF24L01的ShockBurstTM发送模式NRF24L01的ShockBurstTM发送包括以下步骤：射频寄存器自动开启;数据打包;发送数据包;当数据发送完成，数据准备好，引脚被置高。当TRX_CE被置时，NRF24L01发送过程完成，自动进入空闲模式。Sho ckBurstTM工作模式保证一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完，并且只有在前一个数据包被发送完毕，NRF24L01才能接受下一个发送数据包。
开始判断是否有数据是否接收数据判断数据格式是否正确是否丢弃显示结束
图11 接收模块主程序
当NRF24L01正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN任意一引脚的状态发生改变，NRF24L01随之改变其工作模式，接收的数据包丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信息之后，其就知道NRF24L01正在接收数据包，其可以决定是让NRF24L01继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。
当微控制器有数据要接收时，先把TRX_CE置为高电平、TX_EN置为低电平，此时NRF24L01进入ShockBurstTM接收模式;650 μs后，NRF24L01不断监测，等待接收数据;当NRF24L01检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高;当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高。当一个正确的数据包接收完毕，NRF24L01自动移
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