單片機(jī)DHT11無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目所有資料下載

ID:218519 · 發(fā)表于 2017-7-22 18:34

無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、多點(diǎn)采集、集中顯示、系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，特別適用于復(fù)雜地形條件、高腐蝕性、建筑群、爆炸等場(chǎng)合，或者被采集對(duì)象是運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等情況。
本項(xiàng)目充分利用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，將溫濕度采集和無(wú)線通訊相結(jié)合，具有一定的使用價(jià)值，同時(shí)，也很容易在此系統(tǒng)上擴(kuò)展更多功能。
內(nèi)包含詳細(xì)資料和應(yīng)用軟件！工程都已編譯無(wú)誤！連接圖等重要信息都有

項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)五

無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)

艾克姆科技

STC單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)

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日期 Date	版本 Version	編制 Written By	審核 Checked By	批準(zhǔn) Approved By	說(shuō)明 Explanation
2017.9.20	A	康工	飛宇		初建

1. 系統(tǒng)概述........................................................................ 4

2. 開發(fā)需求........................................................................ 4

2.1. 軟件需求..................................................................... 4

2.2. 硬件需求..................................................................... 4

3. 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)................................................................ 4

3.1. 設(shè)備描述.................................................................... 5

3.2. 系統(tǒng)容量.................................................................... 5

3.3. 系統(tǒng)主要功能............................................................ 6

4. 通訊協(xié)議...................................................................... 6

4.1. 設(shè)備編碼................................................................... 6

4.2. 報(bào)文格式................................................................... 6

5. 實(shí)驗(yàn)步驟...................................................................... 7

5.1. 程序下載................................................................... 7

5.1.1. 接收基站程序下載..................................................7

5.1.2. 檢測(cè)節(jié)點(diǎn)程序下載..................................................7

5.2. 設(shè)備連接................................................................... 8

5.2.1. 接收基站和計(jì)算機(jī)之間的連接.............................. 8

5.2.2. DHT11 溫濕度傳感器連接到檢測(cè)節(jié)點(diǎn)................... 8

6. 軟件操作..................................................................... 9

6.1. 啟動(dòng)系統(tǒng).................................................................. 9

6.2. 觀察檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度值和溫濕度曲線................. 9

7. 技術(shù)支持.................................................................... 10

1. 系統(tǒng)概述

無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、多點(diǎn)采集、集中顯示、系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，特別適用于復(fù)雜地形條件、高腐蝕性、建筑群、爆炸等場(chǎng)合，或者被采集對(duì)象是運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等情況。

本項(xiàng)目充分利用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，將溫濕度采集和無(wú)線通訊相結(jié)合，具有一定的使用價(jià)值，同時(shí)，也很容易在此系統(tǒng)上擴(kuò)展更多功能。

系統(tǒng)以 2.4GHz 為通訊網(wǎng)絡(luò)，可選擇使用近距離(約 200 米)或遠(yuǎn)距離(約 1500 米)無(wú)線模塊，配置靈活。

系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為顯示設(shè)備，實(shí)時(shí)顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的信息，方便統(tǒng)一管理。

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和基站均采用 IAP15W4K58S4（或 IAP15W4K61S4 或 STC15W4K56S4）單片機(jī)為控制核心。節(jié)點(diǎn)外接溫濕度傳感器 DHT11，每 300 毫秒采集一次溫濕度值，并通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送給基站�；窘邮盏焦�(jié)點(diǎn)的信息后，通過(guò)串口將此信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成溫濕度值的顯示。

2. 開發(fā)需求

2.1. 軟件需求

Windows XP 或 Windows 7 32/64 或 WIN8 系統(tǒng)。

keil uv4 for 51。

stc-isp-15xx-v6.85P。

2.2. 硬件需求

表一：硬件需求

設(shè)備	數(shù)量
計(jì)算機(jī)	1 臺(tái)
進(jìn)取者 STC 開發(fā)板	5 塊(最少 2 塊)
DHT11 溫濕度傳感器	4 個(gè)(最少 1 塊)
NRF24L01 無(wú)線模塊	最少 2 個(gè)
UBS MINI 數(shù)據(jù)線	最少 1 根
連接線材	若干

3. 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)由無(wú)線檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(搭配 DHT11 溫濕度傳感器)、接收基站、溫度監(jiān)測(cè)工作站(計(jì)算機(jī)顯示)三部分組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖 1：無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1. 設(shè)備描述

溫濕度監(jiān)測(cè)工作站：由計(jì)算機(jī)和顯示器組成，用于集中顯示顯示采集現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度值，便于統(tǒng)一觀察、管理。

接收基站：接收各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)無(wú)線發(fā)送的溫濕度數(shù)據(jù)，整理后上傳給溫度監(jiān)測(cè)工作站。
檢測(cè)節(jié)點(diǎn)：讀取 DHT11 溫濕度傳感器傳感器數(shù)據(jù)，處理后通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送給接收基站。

溫濕度傳感器：采用 DHT11 溫濕度傳感器，用于采集現(xiàn)場(chǎng)溫濕度數(shù)據(jù)。

3.2. 系統(tǒng)容量

系統(tǒng)基于無(wú)線通訊，采用多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)通訊，單個(gè)接收基站可最大管理 255 個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(考慮到無(wú)線傳輸距離、覆蓋范圍和通訊效率的因素，單個(gè)接收基站不建議配置太多的檢測(cè)節(jié)點(diǎn))。本系統(tǒng)為演示方便，單個(gè)接收基站下面配置了 4 個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，定義設(shè)備如下：

溫濕度監(jiān)測(cè)工作站：一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)顯示器。

接收基站：1 臺(tái)。

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)：4 臺(tái)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)外接一個(gè) DHT11 溫濕度傳感器。

3.3. 系統(tǒng)主要功能

顯示功能：在計(jì)算機(jī)終端和圖形設(shè)備上以文字、圖形等形式顯示各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)采集的溫濕度值。

數(shù)據(jù)通訊功能：溫濕度監(jiān)測(cè)工作站和接收基站之間通過(guò) UART 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

溫濕度超標(biāo)預(yù)警功能：當(dāng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到溫濕度值超標(biāo)預(yù)警值，立即上報(bào)信息，溫濕度監(jiān)測(cè)工作站接收到此信息后進(jìn)行報(bào)警提示。注：該功能暫未實(shí)現(xiàn)。

故障診斷功能：在工作站的軟件界面上能實(shí)時(shí)反映檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，自動(dòng)診斷其是否在線并能進(jìn)行報(bào)警提示。

4. 通訊協(xié)議

4.1. 設(shè)備編碼

網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備需要有一個(gè)標(biāo)識(shí)自身身份的地址（編碼）才能相互之間通訊，本系統(tǒng)中，設(shè)備編碼如下：

溫濕度監(jiān)測(cè)工作站：地址固定為 E5(16 進(jìn)制)。在本系統(tǒng)中，溫濕度監(jiān)測(cè)工作站指的是計(jì)算機(jī)。

接收基站：地址為 1。

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)：地址為 1~4(10 進(jìn)制，可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行修改，注意，演示軟件中可檢測(cè)的測(cè)控基站地址是：1~4，也就是說(shuō)，使用本系統(tǒng)進(jìn)行演示，4 個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的地址必須設(shè)置為 1~4，并且，地址不能重復(fù))。

4.2. 報(bào)文格式

目的地址幀頭

(DA)

表二：接收基站和工作站之間銅須的報(bào)文格式

源地址

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(IL）流水號(hào)(SN) 數(shù)據(jù) data 校驗(yàn)(FCS) (SA)

表三：報(bào)文解釋

內(nèi)容	長(zhǎng) 度 (byte)	備注
幀頭	2	標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始，固定為 55 AA。
目的地址	1	數(shù)據(jù)包到達(dá)地址。工作站(計(jì)算機(jī))地址固定為：E5(16 進(jìn)制)。
源地址	1	數(shù)據(jù)包發(fā)出設(shè)備的地址。
數(shù)據(jù)長(zhǎng)度	1	數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)。本演示系統(tǒng)中固定為 16 個(gè)字節(jié)。每個(gè)檢測(cè)節(jié)

		點(diǎn) 4 個(gè)字節(jié)，4 個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)一共 16 字節(jié)
數(shù)據(jù)	16	4 個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)上報(bào)的溫濕度數(shù)值。詳見表 4。
校驗(yàn)	1	異或校驗(yàn)。注：該校驗(yàn)位為預(yù)留字節(jié)，不進(jìn)行檢驗(yàn)是為了調(diào)試方便，需要使用此校驗(yàn)的可以自行加上。

表四：數(shù)據(jù)

檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1數(shù)據(jù)	檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1數(shù)據(jù)	檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1數(shù)據(jù)	檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1數(shù)據(jù)
4 個(gè)字節(jié)	4 個(gè)字節(jié)	4 個(gè)字節(jié)	4 個(gè)字節(jié)
字節(jié) 1：溫度高字節(jié) 字節(jié) 2：溫度低字節(jié)字節(jié) 3：濕度高字節(jié)字節(jié) 4：濕度低字節(jié)	字節(jié) 1：溫度高字節(jié) 字節(jié) 2：溫度低字節(jié)字節(jié) 3：濕度高字節(jié)字節(jié) 4：濕度低字節(jié)	字節(jié) 1：溫度高字節(jié) 字節(jié) 2：溫度低字節(jié)字節(jié) 3：濕度高字節(jié)字節(jié) 4：濕度低字節(jié)	字節(jié) 1：溫度高字節(jié) 字節(jié) 2：溫度低字節(jié)字節(jié) 3：濕度高字節(jié)字節(jié) 4：濕度低字節(jié)

5. 實(shí)驗(yàn)步驟

5.1. 程序下載

5.1.1. 接收基站程序下載

拷貝“…高級(jí)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)例程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 5-無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)”目錄下的接收基站工程文件夾“Station”到合適的目錄，如 D 盤。

注：為什么要拷貝出來(lái)？原因主要有兩點(diǎn)：

拷貝出來(lái)可以隨意修改，修改錯(cuò)了，可以再次拷貝而不用重新去網(wǎng)盤下載。

資料中的工程目錄包含中文且目錄很深，開發(fā)軟件時(shí)，強(qiáng)烈建議工程文件不要包含中文目錄，且工程路徑不要過(guò)深。

打開 Keil uVision4，點(diǎn)擊“Project”→“Open Project”打開“…StationProject”目錄下的工程“Station.uvproj”。編譯工程，下載程序。

5.1.2. 檢測(cè)節(jié)點(diǎn)程序下載

拷貝“…高級(jí)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)例程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 5-無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)”目錄下的接收基站工程文件夾“Nod”到合適的目錄，如 D 盤。

打開 Keil uVision4，點(diǎn)擊“Project”→“Open Project”打開“…NodProject”目錄下的工程“nod.uvproj”。

打開“config.h”文件，配置檢測(cè)節(jié)點(diǎn)地址，如下圖所示，注意，在本演示系統(tǒng)中，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的地址只能配置為 1~4，且不能重復(fù)，否則，檢測(cè)軟件無(wú)法顯示。

圖 2：檢測(cè)節(jié)點(diǎn)地址設(shè)置地址修改好后，編譯程序并將程序下載到檢測(cè)節(jié)點(diǎn)。

5.2. 設(shè)備連接

5.2.1. 接收基站和計(jì)算機(jī)之間的連接

接收基站和計(jì)算機(jī)之間連接很簡(jiǎn)單，通過(guò)一根 MINI USB 數(shù)據(jù)線連接，按下電源開關(guān)即

可。

5.2.2. DHT11 溫濕度傳感器連接到檢測(cè)節(jié)點(diǎn)

圖 3：DHT11 溫濕度傳感器

表五：DHT11 和基站連接

管腳	信號(hào)	和基站連接
1	VCC	5V
2	DO	P3.6
3	NC	NC
4	GND	GND

6. 軟件操作

6.1. 啟動(dòng)系統(tǒng)

打開“…高級(jí)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)例程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 5-無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)”目錄下的“無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng).exe”，啟動(dòng)軟件。軟件啟動(dòng)后界面如下：

圖 6：iM-Net 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面打開軟件后，選擇好串口號(hào)，串口波特率設(shè)置為 9600，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)系統(tǒng)。

6.2. 觀察檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度值和溫濕度曲線

系統(tǒng)正常工作后，即可在軟件界面中觀察到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度值和溫濕度曲線，如下圖所示�？梢酝ㄟ^(guò)顯示選項(xiàng)選擇顯示曲線的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的通訊狀態(tài)指示燈可以觀察到各個(gè) 節(jié)點(diǎn)的通訊狀態(tài)。

圖 7：溫濕度曲線

單片機(jī)源程序如下:

/****************************************Copyright (c)****************************************************
**
** [艾克姆科技]
** IIKMSIK
**--------------File Info---------------------------------------------------------------------------------
** File name:
** Last modified Date:
** Last Version:
** Descriptions:
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by: 強(qiáng)光手電
** Created date: 2016-09-17
** Version: 1.0
** Descriptions: 無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)-基站程序
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Modified by:
** Modified date:
** Version:
** Descriptions:
**********************************************************************************************************/
/****-----請(qǐng)閱讀PDF文檔項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)5：無(wú)線溫濕度多點(diǎn)采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)--***********/
#include "config.h"
#include "nRF24L01.h"
#include "uart.h"
#include "timer.h"
#define FRAME_HEAD55 0x55
#define FRAME_HEADAA 0xAA
uint8_t RxPayload[32]; //無(wú)線接收緩存
//uint8_t TxPayload[32]; //無(wú)線發(fā)送緩存
uint8_t RepFlag;
typedef struct Frame_Report
{
uint8_t len;
uint8_t buf[FRAME_MAX_LEN]; //上報(bào)數(shù)據(jù)緩存
}Frame_ReportInfo;
Frame_ReportInfo FrameReportInfo = {0};
uint8_t ReceBuf[4][4];//存放4個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)
/**************************************
功能描述：延時(shí)函數(shù)
入口參數(shù)：uint x ，該值為1時(shí)，延時(shí)1ms
返回值：無(wú)
***************************************/
void delay_ms(uint16_t x)
{
uint16_t j,i;
for(j=0;j<x;j++)
{
for(i=0;i<1100;i++);
}
}
/***************************************************************************
* 描述 : 數(shù)據(jù)打包
* 入參 : 無(wú)
* 返回值 : 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
**************************************************************************/
static uint8_t ReportFrame(void)
{
uint8_t i,j;
FrameReportInfo.len = 16; //數(shù)據(jù)長(zhǎng)度固定為16
FrameReportInfo.buf[0] = FRAME_HEAD55;
FrameReportInfo.buf[1] = FRAME_HEADAA; //幀頭
FrameReportInfo.buf[2] = HOST_ADDR; //對(duì)于基站來(lái)說(shuō)，主機(jī)是基站的目的地址。即0xEA
FrameReportInfo.buf[3] = LOCAL_ADDR; //本機(jī)地址
FrameReportInfo.buf[4] = FrameReportInfo.len;
for(i=0; i<4; i++)
{
for(j=0; j<4; j++)FrameReportInfo.buf[5+i*4+j] = ReceBuf[i][j];
}
return FrameReportInfo.len+6;
}
/***************************************************************************
* 描述 : 發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)
* 入參 : 無(wú)
* 返回值 : 無(wú)
**************************************************************************/
static void SendDatToHost(uint8_t len)
{
uint8_t i;
for(i=0; i<len; i++)
{
U1SendData(FrameReportInfo.buf[i]);
}
delay_ms(5);
}
/***************************************************************************
* 描述 : 主函數(shù)
* 入參 : 無(wú)
* 返回值 : 無(wú)
**************************************************************************/
int main() //主函數(shù)
{
uint8_t i,j;
uint16_t loop =0;
/////////////////////////////////////////////////
//注意: STC15W4K32S4系列的芯片,上電后所有與PWM相關(guān)的IO口均為
// 高阻態(tài),需將這些口設(shè)置為準(zhǔn)雙向口或強(qiáng)推挽模式方可正常使用
//相關(guān)IO: P0.6/P0.7/P1.6/P1.7/P2.1/P2.2
// P2.3/P2.7/P3.7/P4.2/P4.4/P4.5
/////////////////////////////////////////////////
P0M1 = 0; P0M0 = 0; //設(shè)置P0.0~P0.7為準(zhǔn)雙向口
P2M1 = 0; P2M0 = 0; //設(shè)置P2.0~P2.7為準(zhǔn)雙向口
P3M1 = 0; P3M0 = 0; //設(shè)置P3.0~P3.7為準(zhǔn)雙向口
P4M1 = 0; P4M0 = 0; //設(shè)置P4.0~P4.7為準(zhǔn)雙向口
P5M1 = 0; P5M0 = 0; //設(shè)置P5.0~P5.7為準(zhǔn)雙向口
Uart1_Init(); //初始化串口1
Timer0Init(); //初始化定時(shí)器0，用于定時(shí)發(fā)送各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度值到計(jì)算機(jī)
Init_NRF24L01(); //初始化
Set_RxMode(); //配置nRF24L01為接收模式
EA = 1; //總中斷打開
while(1)
{
if(NRF24L01_RxPacket(RxPayload) == RX_OK) //如果接收成功
{
if(RxPayload[0] == 0x5A)
{
led=~led;//NRF24L01模塊狀態(tài)指示燈翻轉(zhuǎn)
//注意，這里進(jìn)行了簡(jiǎn)化，只支持接收4個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而且，4個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址必須是1 2 3 4
if((RxPayload[1]>0) && (RxPayload[1]<5))//判斷節(jié)點(diǎn)地址是否合法
{
for(i=0;i<4;i++)ReceBuf[RxPayload[1]-1][i] = RxPayload[2+i];
}
RxPayload[0] = 0;
}
……………………
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