基于cortex-m0的无线环境监测系统设计.doc

摘  要

针对多点数据（温度、噪声、光照）采集电路与数据采集器平台数据传输问题，提出近距离无线传输方案。分析了目前主流的几种近距离无线通信技术，选择了基于NRF24L01的无线收发模块。这里数据的采集及发送部分都采用以Cortex-M0开发板为主控制器，传感器采用DS18B20温度传感器、传声器和光敏电阻；数据接收及显示部分也是采用以Cortex-M0开发板为主，显示部分则采用液晶屏显示。通过模拟试验验证了方案的可行性，并达到了预期效果。系统实现模块化设计，具有工作稳定、操作方便、体积小、安全等特点。该方案可用于其他场合多种传感器参数的提取分析。

关键词：环境监测；Cortex-M0；NRF24L01；DS18B20；传声器；光敏电阻

Abstract

For more data (temperature, noise, light) acquisition circuit and data collector platform data transmission, this paper puts forward the close wireless transmission scheme. Analysis of the current mainstream several close wireless communication technology, and choose the NRF24L01 based on the wireless transceiver module. Here to collect the data of the part and delivery Cortex-M0 mainly development board controller, the temperature sensor DS18B20 sensor adopts, microphones and photoconductive resistance; Data receiving and display section is also used to Cortex-M0 development board give priority to, show part USES the display on the LCD panel. Through the simulation test the feasibility of the scheme, and the desired effect. System modular design, have stable work, convenient operation, small volume, safety features. The scheme can be used for other occasions a variety of sensor parameters extraction analysis.

Key words: environmental monitoring; Cortex-M0; NRF24L01; DS18B20; Microphone; Photoconductive resistance.

 
目  录
第1章  绪 论 1
1.1 课题设计的来源 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 课题设计的思想 1
1.2 有关数据采集的基本知识 1
1.2.1 温度简介 1
1.2.2 光照简介 2
1.2.3 噪声简介 2
1.2.4 液晶显示 2
1.3 国内外的研发现状 2
1.3.1 温度传感器的发展概况 3
1.3.2 光照传感器的发展概况 3
1.3.3 液晶屏的发展概况 4
1.4 本课题的主要任务及意义 6
第2章  方案的对比和论证 7
2.1 传感器的选择 7
2.1.1温度传感器的选择 7
2.1.2温度传感器的选择 7
2.2 通信方案的选择 7
2.3 显示方案的选择 7
2.3.1 数码管显示 7
2.3.2 液晶屏显示 8
第3章  系统的硬件设计 9
3.1主从微控制器 9
3.2 NRF24L01介绍 9
3.2.1 NRF24L01芯片概述 9
3.2.2 引脚功能及描述 10
3.2.3 工作模式 10
3.2.4 工作原理 11
3.2.5 配置字 12
3.2.6 NRF24L01模块原理图 13
3.3 温度传感器DS18B20 13
3.3.1 管脚配置和内部结构 13
3.3.2 工作原理 15
3.3.3 硬件设计 17
3.4 噪声监测电路设计 17
3.4.1 传声器 17
3.4.2 信号放大及交直流转换电路的设计 18
3.5 光照监测电路的设计 18
第4章  系统的软件设计 19
4.1 编程环境介绍 19
4.2 软件设计 19
4.3 NRF24L01应用设计 19
4.4 主要程序流程图 21
4.5 课题设计过程 22
4.5.1 定时器的应用 22
4.5.2 SPI的相关设计 23
4.5.3 UART的相关设计 26
4.5.4 A/D转换的相关设计 29
第5章  系统测试和分析 30
5.1 系统测试 30
5.2 总体分析 32
5.2.1 设计流程分析 32
5.2.2 硬件选择与分析 32
5.2.3 软件功能与调试 32
5.2.4 实验结果的验证 32
第6章  结束语 34
参考文献 35
附录 36
附录A  电路原理图及PCB设计图 36
附录B  主要程序清单 39
附录C  实物图 52