车间大、设备分布不均匀、需要传输数据较多，若使用有线数据传输的方式需要铺设大量的通讯线，不仅浪费资源，占用空间，而且可操作性差，若出现问题或设备位置变动，就会需要重新布线，操作非常繁琐，不仅费时费力，更加大了生产成本。而且，如果数据采集点是处于运动状态、所处的环境比较特殊不允许或根本无法铺设电缆时，甚至数据无法传输，此时就需要通过无线传输技术进行数据采集与传输。
在农业生产上，无论是对温室大棚内不同位置点的温湿度监测，还是粮仓的大范围监测管理，传统方法都是通过人工进行分区取样的方法，不仅工作量非常大，可靠性差，而且温室大棚或粮仓的占地面积大，检测位置比较分散，检测点较多，使用传统的方法已经无法满足当前农业发展的需要。在当前的先进科技水平下，无线通讯技术的快速发展，使得远程无线温湿度采集测量的方法，不仅测量精确，而且简便易行。
在日常生活中，随着社会的进步和人们生活水平的逐步提高，居住环境也逐渐变得更加智能化。现在很多的家庭都已经安装了室内温湿度采集控制系统，其主要原理就是通过无线通信技术采集室内环境的温湿度数据，并根据室内温湿度的情况进行遥控通风等安全操作，不仅可以自动调节室内温湿度，而且能够更好地改善人们的居住环境。
以上简单列举了几个在实际应用场合的例子，在我们的日常生活中，无线温湿度采集与传输系统已经被逐渐应用于工农业的环境监测、军事国防和机器人控制等许多领域。目前在一些布线繁琐或不允许有明线的特殊场合都能够通过无线通信技术方案解决。因此，就需要设计相应的通信接口系统，来控制无线射频模块的工作，一边完成可靠并且稳定的无线数据通信系统。
1.3 国内外研究状况及发展趋势
近年来，伴随着计算机技术的发展，无线射频通信技术在近几年也得到了迅猛的发展，目前国内的无线射频技术也逐渐成熟，很多公司开研发出种类齐全的射频无线数据传输模块和芯片。并且这些无线射频芯片不仅传输速率很快而且灵敏度也很高。如今此类的射频芯片正向着集成化和微型化的方向发展，很大程度降低了使用成本，因此无线射频芯片在嵌入式产品的研发中具有非常大的应用前景。目前，国内外很多知名厂商都很重视无线射频芯片技术研究，以及更好的应用到射频芯片的嵌入式系统中。
随着射频技术的快速发展，无线传输芯片的体积和尺寸也越来越微型化，功能也越来越丰富，加上辅助电路在性能上更加的优越，传输距离也越来越远，信号更加的稳定性，拥有更快点的传输速率和更强的抗干扰能力，特别适用于复杂的工业控制场合。目前Nordic公司已经成功推出一款nRF24L01芯片，同时国内很多公司也相继推出基于nRF24L01的无线传输模块。nRF24L01无线通信模块是目前市场上应用较为普遍的无线收发器件，其工作频段在2.4 GHz至2.5 GHz 之间。nRF24L01无线通信模块可以通过软件程序对通讯的通道及输出功率进行配置，不仅内部融合了ShockBurst技术，而且内部继承了多种功能模块，包括频率合成电路、功率放大器及振荡器和解调器等。nRF24L01模块功率损耗特别低，在以-6dBm的功率发射时，模块的测试工作电流在9mA左右；模块工作在接收模式时，也只有12.3mA的工作电流，该模块的掉电模式和空闲模式等多种低功率工作模式使节能设计更加方便。目前这种基于此频段的通信方式已日渐趋向成熟。
目前无线射频通信技术已经在很多工业和农业系统中得到了广泛的推广和实际应用，对施工成本和系统稳定性都的到了很大的提高：例如无
线数据远程监测系统，粮仓温湿度检测系统，远程抄表系统，工业现场的无线数据检测系统，机器人控制等多种应用场合。这些先进技术的进步与发展以及实际应用给我们的日常生活带来了很大的便利。
第2章 系统总体设计
2.1 系统总体方案设计
2.1.1 系统功能
温湿度的检测技术在日常生活和工程现场都会经常用到，由于科技的不断进步和生活水平的提高，对温湿度检测系统的检测精度有了越来越高的要求，传统的温湿度测量装置已经很难满足检测精度的要求，本设计采用DHT11作为温湿度传感器，使用低功耗STM32单片机。而且本课题采用nRF24L01无线模块对单片机采集到的温湿度数据进行近距离的无线传输，避免了传统的通讯线传输所带来的布线困难，成本高等问题。本设计采用STM32F103C8T6单片机作为主控CPU，外加DHT11温湿度采集模块、nRF24L01无线收发模块和数码显示模块组成整个系统，系统结构示意图如图2-1所示。
图2-1 系统结构示意图
2.1.2 系统方案
本系统包括：一个主机、两个从机、无线通讯模块、温度采集、湿度采集、继电器模组、报警电路、定时中断等子程序。开机时系统显示系统时间并复位，从机采集一组环境的实时温湿度数据，通过无线通讯模块将传感检测节点周围的温湿度数据发送给主机并在液晶上显示出来，主机通过程序判断是否达到预警值，并控制报警电路等相关模组工作的程序流程。
本设计是以STM32F103C8T6单片机为CPU，以nRF24L01无线数据
模块为通信方式的一套多传感器数据采集与传输系统，其中涉及到单片机与nRF24L01无线数据模块、温度与湿度检测、蜂鸣器语音报警、模拟继电器驱动LED指示、LCD显示等部分电路的设计。整个系统的结构框图如图2-2所示。
图2-2 系统结构框图
2.2 系统中功能模块的选型
2.2.1 温湿度检测模块的选型
方案一：数字式温度传感器的选择在目前很多工农业场合很多采用DS18B20作为系统的测温元器件，由于该测温元件的输出信号为数字信号，能很好的与微控制器进行命令和数据的传输，并且该测温元件的外围电路要求简单，稳定性也相对不错，能够很大程度上简化硬件电路的设计，但其检测范围仅限于温度测量，检测功能单一，需要搭配湿度检测器件才能满足本设计要求，因此，该器件不适用于本系统的设计。
方案二：DHT11传感器是一款能够输出温度和湿度的数字式温湿度一体传感器，并且该传感器的输出信号已经经过校准后输出给控制器。为了确保该传感器的可靠性和稳定性，传感器内部采用了专用的温湿度传感技术和数字模块采集技术。该传感器采用单总线的数据传输方式，并且其体积小，功耗低，传输距离能达到20米以上，能够很好的与单片机进行连接并嵌入到系统中。
DS18B20与DHT11相比，在功能和检测精度上都低于DHT11温湿度传感器，因此本设计选用方案二作为环境数据的检测器件。