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1、仓库多点无线采集系统的设计 【摘要】 烟草仓储的过程中，仓库环境温湿度的变化和波动，都会对自然发酵的进度和卷烟质量产生很大的影响，甚至对人体造成了极大的毒害，所以如何控制好仓库环境的温湿度是极其必要的。本设计研究如何对烟草仓库进行无线多点采集，设计利用了STC89C52单片机，结合无线模块NRF2401+进行传输温湿度、热释电信号来实现采集功能。该系统分为主机和从机模块，从机可以把温湿度、热释电信号传输给主机，在主机上的工作人员不仅可以设置从机温湿度的上下限值而启动相应的措施来保证仓库的温湿度在安全范围内，而且可以接收从机传来的热释电信号进行防盗报警。【关键词】无线 温度 湿度 热释电信号 防
2、盗【Abstract】The changes of temperature and moisture will change the natural ferment of tobacco, which will affect the quality and even poison humans health, so how to control a balance temperature and moisture of the storehouse is very very importantly. This design use MCU(STC89C52) and united wirele
3、ss module (NRF2401) to monitor temperature-moisture signals and heat-release-electricity signals and study the way of wireless multi-point acquisition. This system is consists of host and slave.The slave transfers the temperature -moisture signals and heat-release-electricity signals to the host, an
4、d then the workers can set the limitation of highest and lowest temperature on the host that can turn on the dehumidifiers, sprinklers, and air-conditioning cooling and heating system in the warehouse where the slaves is in, and also this system can alarm using anti-theft signal.【Key Words】wireless
5、temperature moisture heat-release-electricity signal anti-theft 目录 1 绪论31.1 浅谈烟草仓库温湿度控制系统的重要性31.2目前烟草仓库温湿度控制的现状与发展前景3本论文的主要内容32 NRF24L01无线模块的简介42.1 NRF24L01引脚配置42.2工作原理42.3射频数据包53 本课题的设计方案63.1 本课题的总体方案63.2 无线模块方案63.3 CPU主控制模块方案73.4 温湿度传感器选择方案73.5 电源方案83.6 显示方案83.7 数据包处理方式选择9本章小结94 多点无线温湿度采集系统的硬件设计10
6、4.1 硬件系统结构104.2.最小系统模块104.3电源模块114.4 NRF2401模块114.5采集模块124.6 LCD显示模块13本章小结135 多点无线温湿度采集系统的软件设计145.1 增强型ShockBurstTM Mode的发送流程145.2 增强型ShockBurst TM Mode的接收流程145.3主机的无线传输流程155.4从机程序流程16本章小结176 多点无线温湿度采集系统的实物展示186.1实物展示186.2 结果评论与展望18参考文献20致谢语20附录一：原理图201 绪论近年来，不仅烟草公司的不断增加，市场竞争力越来越大，而且人们对于烟草的质量也越来越重视，
7、因此烟草仓库环境的温湿度也得到了极大的重视1.1 浅谈烟草仓库温湿度控制系统的重要性烟草仓库作为烟草的储存地,必须维持相对恒定的温度、湿度环境,由于库容一般都比较大,室内温湿度场比较复杂,设计一套完善的温湿度控制系统就非常必要。烟草的“毛吸作用”很强,在高温高湿的环境里,容易吸收过量水分;而当环境温湿度降低时又将过量的水分释放出来,在表面凝结成水。这样,就为各种微生物的繁殖提供了适宜的条件,容易造成烟草的大面积变色、变质、冲烧、霉烂及虫蛀。同时,在干旱地区,夏季的相对湿度很低,外界环境甚至15%,造成烟叶燥碎率很高,损耗增加,色泽及味道均有不同程度的劣化,致使卷烟质量下降,有的烟草企业每年仅烟
8、叶燥碎造成的损失就高达百万元。而且仓库的温湿环境品质直接影响烟叶的自然醇化效果,而烟草醇化效果则决定了卷烟制成品的品质。因此通过控制烟叶存放环境的温湿度,为烟草存放提供适宜的环境条件,避免因湿度过大造成霉变,或因湿度过低、温度过高造成燥碎而形成经济损失;同时适宜的条件有利于提高自然醇化质量,提高制成品内在品质,对增强卷烟的市场竞争力十分有利【1】。1.2目前烟草仓库温湿度控制的现状与发展前景为了达到保证卷烟质量防止劣化的目的，目前仓库温湿度调节有以下几种方法：（1）通风降温降湿：通风降温降湿是在掌握第一手资料后，也就是说当库外的温度.湿度低于库内时可敞开门窗通风驱热降温。通风条件差的可利用排风
9、扇：鼓风机强制通风降温。此种情况方法应根据库外的天气变化规律恰到好处即可。（2）密封隔潮土法吸潮：在高湿季节，库外的湿度往往高于库内，在卷烟人库时最好只打开一个门，其它门窗关闭密封，尽量少开或不开，以减少潮气冲入，在库内可以采用氧化钙.石灰.木炭吸潮.但必须注意防止污染卷烟。（3）窗外遮阳隔热：太阳辐射是通过墙体.门窗把热量传到库内，是库内温度升高的主要热源，根据这一现象，可在门窗外加遮阳物品，如门帘.窗帘.遮阳棚等以减少太阳辐射的热量进入库内。对于以上的几种调节方法，获得准确的库内温湿度和库外温湿度以及气象资料便是必不可少的第一手资料，由于各种原因使得以上几种方法难于实施于大型公司，无线温湿
10、度采集系统成了今后仓库不可缺少的控制系统【2】。本论文的主要内容本课题研究的RFID数据传输控制系统，针对的是2.4GHz-2.5GHz ISM频段的有源射频技术【3】，设计了一款基于nRF2401射频收发芯片的有源RFID的多点无线采集系统。该数据传输系统由一台主机和两台从机构成，两台从机可以读取温湿度与热释电信号并显示温湿度，通过无线模块可以发送温湿度与热释电信号让主机接收并显示，主机可以设定两台从机温湿度的上限值与下限值，发送给从机，控制从机采取相应的措施（除湿机、洒水机、空调制冷制热），主要应用于菜棚.烟草仓库温湿度采集等场所。本论文的第一部分是NRF2401无线模块简介；第二部分是本
11、课程的设计方案；第三部分是多点无线温湿度采集系统的硬件设计；第四部分是多点无线温湿度采集系统的软件设计；第五部分是多点无线温湿度采集系统的实物展示。2 NRF24L01无线模块的简介NRF2401无线模块是目前最常用的无线模块，该模块性价比高.使用简单，深受初学者的喜爱，该章简单介绍了该模块的主要知识点。2.1 NRF24L01引脚配置通过配置寄存器可将nRF24L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表3.1所示。 表3.1 nRF24L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111-发射模式101数据在TXFIFO寄存器中发射模式1010停留在发送
12、模式，直至数据发送完待机模式2101TX_FIFO为空待机模式11-0无数据传输掉电0- 待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留【5】。2.2工作原理发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电
13、平并保持至少10s，延迟130s后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据
14、且CE为高，则进入空闲模式2。 接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130s进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。在写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式。表3.2 常用配置寄存器地址（H）寄存器名称功能00CONFIG设置24L01工作模式01EN_AA设置接收通道及自动应答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW设置地址宽度04SETUP_RETR设置自动重发数据时间和次数07STATUS状态寄存器，用来判定工作状态0A0FRX_ADDR_P0P5设置接收通道地址10TX_ADDR设置接收接点地址1116RX_PW_P0P5设置接收通道的有效数据宽度2.3射频数据包无论是直接收发模式还是ShockBurst TM模式，其发射或接收的数据包均由四部组成，分别为字头、地址、有效数据和CRC校验码,如下图3.6所示。 图3.6 发射或接收的数据包 字头置于通信信号最前端，标志着通信信号开始。该字
