一种机房环境检测系统的制作方法

本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及一种机房环境检测系统。

背景技术：

随着科技的进步以及人们生活水平的提高，环境监测系统的应用领域越来越广泛，因此开发无线环境监测系统具有实际应用价值。环境监测是一项复杂而又细致的工作，其中温度的监测在工业生产过程中应用比较广泛，但是工作量很大。现代工业对环境温度的控制要求越来越高，如果实行手工操作，必须人工进行大量复杂繁琐的工作，这就会耗费工作人员一定的时间和精力，降低生产效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机房环境检测系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种机房环境检测系统，包括：温度检测模块，单片机控制模块，无线收发模块，显示模块，发射电路系统模块和接收电路系统模块；其中，所述温度检测模块与所述单片机控制模块连接，所述单片机控制模块与所述无线收发模块连接，所述单片机控制模块与所述显示模块连接；

所述发射电路系统模块将所述单片机控制模块处理过的温度数据在所述显示模块上显示，然后经所述无线收发模块进行发送；

所述接收电路系统模块将所述无线收发模块接收到的数据通过所述单片机控制模块进行再处理，在所述显示模块进行显示。

优选的，所述无线收发模块采用nRF24L01模块，所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器，所述单片机控制模块包括单片机，所述单片机控制模块包括单片机，所述单片机采用AT89C51单片机，所述显示模块采用LCD1602液晶显示器；

其中，所述nRF24L01模块包括nRF24L01无线发送模块和nRF24L01无线接收模块；

所述发射电路系统模块包括：所述nRF24L01无线发送模块，所述DS18B20温度传感器，所述单片机和所述LCD1602液晶显示器；

所述接收电路系统模块包括：所述nRF24L01无线接收模块，所述单片机和所述LCD1602液晶显示器。

优选的，所述nRF24L01模块主要包括频率合成器、晶体振荡器、功率放大器和调制器，通过模块内部对信号调理实现连接。

优选的，所述nRF24L01模块还包括ASM1117芯片，在所述ASM1117芯片的输入端和接地端之间、输出端和接地端之间分别并联上电容。

优选的，所述单片机控制模块还包括：晶振电路和复位电路；其中，所述单片机为AT89C51单片机最小系统。

优选的，所述晶振电路包括两个30pF电容和一个12MHZ晶体振荡器，接入所述单片机的X1、X2引脚。

优选的，所述DS18B20温度传感器的工作电源采用远端引入的方式或寄生电源方式进行连接。

优选的，所述DS18B20温度传感器采用三脚TO-1C直插式进行封装。

优选的，所述LCD1602液晶显示器的电路中使用上拉电阻。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是机房环境检测系统的设计，首先利用温度传感器DS18B20采集温度，通过AT89C51单片机处理数据，由nRF24L01无线收发模块将信息传送，在接收端通过LCD1602液晶显示器显示温度。该系统具有结构简单、可靠性高、功耗较低、成本低、收发距离远、监测灵敏度高、误差小等优点，很好地实现了环境中温度的监测。

附图说明

图1是发射电路系统方框图；

图2是接收电路系统方框图；

图3是单片机最小系统图；

图4是nRF24L01模块的引脚图；

图5是nRF24L01模块电路图；

图6是nRF24L01模块3.3V稳压电路图；

图7是DS18B20温度传感器三脚TO-1C直插式封装图；

图8是DS18B20温度传感器八脚SOIC贴片式封装图；

图9是DS18B20温度传感器电路图；

图10是LCD1602液晶显示器引脚图。

其中，图4中，CE：使能发射或接收；CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01；IRQ：中断标志位；VDD：电源输入端；VSS：电源地；XC2，XC1：晶体振荡器引脚；ANT1，ANT2：天线接口；IREF：参考电流输入；

图7中，GND为电源地；I/O为单数据总线，是数字信号输入/输出端；VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)；

图8中，GND为电源地；I/O为单数据总线，是数字信号输入/输出端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型设计的是机房环境检测系统，该系统采用温度传感器DS18B20采集环境中的温度数据，通过AT89C51单片机将数据进行处理，经无线发射模块nRF24L01发送数据，在接收端，通过接收模块nRF24L01接收数据，最后在液晶显示器LCD1602上显示温度。

1、系统设计原理

本系统采用单片机AT89C51作为主控制系统，通过无线收发模块nRF24L01来收发环境中的温度，最后实现无线环境中温度的监测。在整个设计过程中要制作两个电路板，一个作为发射电路，一个作为接收电路。发射电路将温度传感 器DS18B20采集到的温度数据经过单片机的处理在液晶显示器LCD1602上显示，然后经无线发送模块nRF24L01发送数据。接收电路经无线接收模块将接收到的数据通过单片机处理，最后在液晶显示器LCD1602上进行显示。

2、系统方案

(1)单片机控制模块

采用AT89C51单片机，它具有8位CPU，片内有振荡器和时钟电路，工作频率为0-24MHz，片内有128字节数据存储器RAM和4K字节闪烁存储器，32个I/O口线，1个全双工串行通信口，2个16位定时器/计数器(T0、T1、T2)，可处理6个中断源，两级中断优先级，而且此种单片机价格便宜、操作比较简单、集成度高、体积小、可靠性高。

(2)显示模块

采用LCD1602液晶屏显示，具有体积小、显示内容丰富、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁，方便组合，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，程序简单以及调用方便，而且可以节省软件中断资源。

(3)温度检测模块

采用美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DS18B20。DS18B20的数字温度输出通过1-Wire总线，又称为“一线”总线，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。此器件具有体积小、抗干扰强、价格便宜、性能稳定，不需要校正等优点。其各方面特性都满足此系统的设计要求。

(4)无线收发模块

采用nRF24L01无线收发模块。它是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz-2.5GHzISM频段，低电压工作，125频点满足多点通信和跳频需要，内置2.4GHz天线，体积小巧，低功耗及应用成本低廉，硬件集成OS链路层，具有自动应答和自动发射功能，数据传输率为1Mb/s或2Mb/s。

(5)模块的最终选择

根据以上分析并结合具体设计的条件，最终选择以下模块：

(1)单片机控制模块采用AT89C51单片机用以实现对温度信息的处理；

(2)显示模块用液晶显示器LCD1602来显示温度；

(3)温度检测模块采用数字温度传感器DS18B20；

(4)无线收发模块采用nRF24L01模块。

3、系统硬件电路设计

(1)单片机控制模块电路

单片机控制模块由AT89C51单片机最小系统组成，其中包括单片机，晶振电路和复位电路。

晶振电路由两个30pF电容和一个12MHZ晶体振荡器构成，接入单片机的X1、X2引脚。

单片机复位端低电平有效。

(2)无线收发模块电路

nRF24L01内置频率合成器、晶体振荡器、功率放大器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序配置。nRF24L01在以-6dBm的功率发射时，工作电流只需要9mA；接收时工作电流仅要12.3mA，拥有多种低功率工作模式，包括掉电模式和空闲模式，会使节能设计更方便。

该模块的设计中使用到ASM1117芯片，目的是将输入的5V电压转换成适合nRF24L01模块使用的3.3V工作电压，转换电路中由于使用的是ASM1117芯片，所以设计比较简单，只需要在芯片的输入端和接地端之间，输出端和接地端之间分别并联上电容即可。

(3)温度检测模块电路

DS18B20温度传感器具有线路简单，在一根通信线可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20的特点：

a,一个端口就可以实现通信；

b,DS18B20中的每个器件都有独一无二的序列号；

c,在实际应用中不需要任何外围器件就可测量温度；

d,测温范围位于－55℃到+125℃之间，测温分辨率可达0.0625℃；

e,DS18B20温度传感器的分辨率用户可以在9位到12位之间选择；

f,其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

DS18B20有两种封装：三脚TO-1C直插式和八脚SOIC贴片式。其中，三脚TO-1C直插式是用的最多、最普遍的封装。

(4)数据显示模块电路

显示电路使用LCD1602液晶显示器，它有以下几个优点：显示质量高、数字式接口、体积小且重量轻、功耗低；在接收端和发送端部分采用LCD1602液晶显示器来显示温度，电路中使用到上拉电阻可以提高驱动能力，P0的P0.0-P0.7分别作为LCD1602液晶显示器的使能信号E，数据/命令选择RS，RW端则配置成写。

3、工作原理

本系统包括温度检测模块、无线收发模块及LCD1602液晶显示器。发送端采用DS18B20温度传感器采集环境温度，经单片机收集处理数据，温度数据在LCD1602上显示，再由nRF24L01模块发送到接收端。其中包括DS18B20和nRF24L01模块的初始化配置。接收端采用nRF24L01模块接收发送端传来的温度数据，经单片机处理再在液晶显示器LCD1602上显示。其中包括nRF24L01模块和液晶显示器LCD1602的初始化。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型是机房环境检测系统的设计，首先利用温度传感器DS18B20采集温度，通过AT89C51单片机处理数据，由nRF24L01无线收发模块将信息传送，在接收端通过LCD1602液晶显示器显示温度。经测试，该系统具有结构简单、可靠性高、功耗较低、成本低、收发距离远、监测灵敏度高、误差小等优点，很好的实现了环境中温度的监测。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。