基于单片机DHT11温湿度NRF2401无线通信控制系统

news2024/11/16 0:41:54

一、系统方案

本设计采用STC89C5单片机作为主控制器，从机采用DHT11传感器采集温湿度、按键设置报警阀值，液晶1602显示，蜂鸣器报警，无线NRF2401模块。
在这里插入图片描述

二、硬件设计
原理图如下：
在这里插入图片描述

三、单片机软件设计
1、首先是系统初始化：
init_io(); // 初始化IO
RX_Mode(); // 设置为接收模式
LCD_Initial(); //液晶初始化
2、液晶显示程序
//1602程序
//内部等待函数*************************************************************
unsigned char LCD_Wait(void)
{
RS=0;
RW=1; nop();
E=1; nop();
E=0;
return DBPort;
}
//向LCD写入命令或数据********************************************************
#define LCD_COMMAND 0 // Command
#define LCD_DATA 1 // Data
#define LCD_CLEAR_SCREEN 0x01 // 清屏
#define LCD_HOMING 0x02 // 光标返回原点
void LCD_Write(bit style, unsigned char input)
{
E=0;
RS=style;
RW=0; nop();
DBPort=input; nop();//注意顺序
E=1; nop();//注意顺序
E=0; nop();
LCD_Wait();
}

//设置显示模式************************************************************
#define LCD_SHOW 0x04 //显示开
#define LCD_HIDE 0x00 //显示关

#define LCD_CURSOR 0x02 //显示光标
#define LCD_NO_CURSOR 0x00 //无光标

#define LCD_FLASH 0x01 //光标闪动
#define LCD_NO_FLASH 0x00 //光标不闪动

void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)
{
LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);
}

//设置输入模式************************************************************
#define LCD_AC_UP 0x02
#define LCD_AC_DOWN 0x00 // default

#define LCD_MOVE 0x01 // 画面可平移
#define LCD_NO_MOVE 0x00 //default

void LCD_SetInput(unsigned char InputMode)
{
LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);
}

//初始化LCD************************************************************
void LCD_Initial()
{
E=0;
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); //8位数据端口,2行显示,5*7点阵
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);
LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); //开启显示, 无光标
LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); //清屏
LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); //AC递增, 画面不动
}

//液晶字符输入的位置************************
void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)
{
if(y0)
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x);
if(y1)
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40));
}

//将字符输出到液晶显示
void Print(unsigned char *str)
{
while(*str!=‘\0’)
{
LCD_Write(LCD_DATA,*str);
str++;
}
}
3、按键检测程序
void key()
{
if (k10) //调整按键检测
{
delay(10);
if (k10)
{
presskeynum++;
if(presskeynum5)
presskeynum=0;
while(k10);
LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); //清屏
}
}
if(presskeynum1)//温度上限设置
{
if(k20)// 加
{
delay(10);
temp_high++;
if (temp_high>99)
temp_high=0;
if (temp_high<0)
temp_high=99;
while(k20); //加上此句必须松按键才处理
}
if(k30)//减
{
delay(10);
temp_high–;
if (temp_high>99)
temp_high=0;
if (temp_high<0)
temp_high=99;
while(k30); //加上此句必须松按键才处理
}
}
if(presskeynum2)//温度下限设置
{
if(k20)// 加
{
delay(10);
temp_low++;
if (temp_low>99)
temp_low=0;
if (temp_low<0)
temp_low=99;
while(k20);
}
if(k30)
{
delay(10);
temp_low–;
if (temp_low>99)
temp_low=0;
if (temp_low<0)
temp_low=99;
while(k30);
}
}
if(presskeynum3)//湿度上限设置
{
if(k20)// 加
{
delay(10);
humi_high++;
if (humi_high>99)
humi_high=0;
if (humi_high<0)
humi_high=99;
while(k20);
}
if(k30)
{
delay(10);
humi_high–;
if (humi_high>99)
humi_high=0;
if (humi_high<0)
humi_high=99;
while(k30);
}
}
if(presskeynum4)//湿度下限设置
{
if(k20)//加
{
delay(10);
humi_low++;
if (humi_low>99)
humi_low=0;
if (humi_low<0)
humi_low=99;
while(k20);
}
if(k30)// 减
{
delay(10);
humi_low–;
if (humi_low>99)
humi_low=0;
if (humi_low<0)
humi_low=99;
while(k30);
}
}
if(k40)// 退出键
{
delay(10);
if(k40)
{
while(k4==0);
presskeynum=0;

      LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);   			//清屏
   }

}
}

4、核心算法程序
/**************************************************/

/**************************************************
*函数名： SPI_RW
*函数功能： 读写一个字节
*输入： 无
*输出： 无
//
uchar SPI_RW(uchar byte)
{
uchar i;
for(i=0; i<8; i++) // 循环8次
{
MOSI = (byte & 0x80); // byte最高位输出到MOSI
byte <<= 1; // 低一位移位到最高位
SCK = 1; // 拉高SCK,nRF24L01从MOSI读取1位数据,同时从MISO输出1位数据
byte |= MISO; // 读MISO到byte最低位
SCK = 0; // SCK置低
}
return(byte); // 返回读取一个字节
}
//

/**************************************************
*函数名： SPI_RW_Reg
*函数功能： 写数据到reg
*输入： 无
*输出： 无
//
uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value)
{
uchar status;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
SPI_RW(value); // 写数据到寄存器
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
//

/**************************************************
*函数名： SPI_Read
*函数功能： 从reg寄存器读字节
*输入： 无
*输出： 无
/**************************************************/
uchar SPI_Read(uchar reg)
{

uchar reg_val;

CSN = 0;                    // CSN置低,开始传输数据
  SPI_RW(reg);                // 选择寄存器
  reg_val = SPI_RW(0);        // 然后从该寄存器读数据

  CSN = 1;                    // CSN拉高,结束数据传输
  return(reg_val);            // 返回寄存器数据

}
/**************************************************/

/**************************************************
*函数名： SPI_Read_Buf
*函数功能： 从reg寄存器读数据
*输入： 无
*输出： 无
//
uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)
{
uchar status, i;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
for(i=0; i<bytes; i++)
pBuf[i] = SPI_RW(0); // 逐个字节从nRF24L01读出
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
//

/**************************************************
*函数名： SPI_Write_Buf
*函数功能： 把缓存的数据写入NRF
*输入： 无
*输出： 无
//
uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)
{
uchar status, i;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
for(i=0; i<bytes; i++)
SPI_RW(pBuf[i]); // 逐个字节写入nRF24L01
CSN = 1; // CSN拉高,结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
//

/**************************************************
*函数名： RX_Mode
*函数功能： 将nrf设置为接收模式
*输入： 无
*输出： 无
//
void RX_Mode(void)
{
CE = 0;
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 接收设备接收通道0使用和发送设备相同的发送地址
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01); // 使能接收通道0自动应答
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); // 使能接收通道0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); // 选择射频通道0x40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); // 接收通道0选择和发送通道相同有效数据宽度
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); // 数据传输率1Mbps,发射功率0dBm,低噪声放大器增益
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // CRC使能，16位CRC校验，上电，接收模式
delay_ms(150);
CE = 1; // 拉高CE启动接收设备
}
//

/**************************************************
*函数名： TX_Mode
*函数功能： 将nrf设置为发送模式
*输入： 无
*输出： 无
//
void TX_Mode(uchar * BUF)
{
CE = 0;
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 写入发送地址
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 应答接收设备，接收通道0地址和发送地址相同
SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, BUF, TX_PLOAD_WIDTH); // 写数据包到TX FIFO
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01); // 使能接收通道0自动应答
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); // 使能接收通道0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x0a); // 自动重发延时等待250us+86us，自动重发
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); // 选择射频通道0x40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); // 数据传输率1Mbps，发射功率0dBm，低噪声放大器增益
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); // CRC使能，16位CRC校验，上电
delay_ms(150);
CE = 1;
}
//

/**************************************************
*函数名： Check_ACK
*函数功能： 检查接收设备有无数据包，设定没有应答信号重发
*输入： 无
*输出： 无
/**************************************************/
uchar Check_ACK(bit clear)
{
while(IRQ);
sta = SPI_RW(NOP); // 返回状态寄存器
if(TX_DS)
{
//blink(3);
}
//blink(5);
if(MAX_RT)
if(clear) // 是否清除TX FIFO，没有清除在复位MAX_RT中断标志后重发
SPI_RW(FLUSH_TX);
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + STATUS, sta); // 清除TX_DS或MAX_RT中断标志
IRQ = 1;
if(TX_DS)
return(0x00);
else
return(0xff);
}

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