基于CXA1191和SHT11的无线温湿度监测系统

　　在工农业生产、气象、环保等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测量与控制。准确的温湿度测量对生物制药、食品加工和造纸等行业更是至关重要的。随着测量技术自动化和智能化程度的提高，各种温湿度采集系统已得到了广泛应用。传统的温湿度测量采用有线传输方式，一般使用模拟化的温湿度传感器直接将非电量转换成电量，再送至PC机或单片机作后续处理。其缺点在于：一是布线工作量大，成本高，传输距离较远时还会引入较大的误差和干扰;二是模拟式湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。尽管目前已有一些无线温湿度采集方案，但其传输部分多采用价格较高的专用无线模块实现。当应用中需要大量布设节点时采用专用模块的系统造价会大大提高，难以满足低成本、多节点应用环境下的用户需求，如一些规模不大的、个体的农业环境控制。

　　为提高系统的性价比，本文提出了一种基于CXA1191的低成本温湿度采集方案，主要面向精度高、数据量小、节点数多、成本敏感的应用需求。该方案将广播接收技术与现代数字技术相结合，在深入研究CXA1191接收电路原理的基础上，结合编码器件和单片机系统，实现了数字信号的低成本无线传输。系统用高性能的SHT11温湿度传感器实现温湿度测量，利用其高集成度的特点简化设计、降低成本，提高了系统的实用性。

　　1 概述

　　温湿度采集系统采用主从分布式结构，系统由PC机、汇聚节点和分布于不同位置的多个无线子节点构成。汇聚节点和子节点采用无线通信方式，PC机与汇聚节点通过RS232总线通信。汇聚节点从各子节点获取现场温湿度参数，并将采集到的数据经RS232总线上传至PC机处理和显示。节点由发射和接收电路、编码电路、单片机系统、键盘和显示等部分组成。发射电路由分立元件搭建，采用AM调制方式。接收电路由CXA1191对射频信号作放大、混频和滤波处理，将无线信号变换到中频，中频处理由检波电路和编解码电路完成。系统结构和节点结构如图1、图2所示。图2中RS232通信功能仅为汇聚节点独有，SHT温湿度采集器件仅为子节点独有。

　　2 接收电路

　　目前无线数据通信多采用专用模块实现，市面上已有多种无线数传模块可供选择。这些专用模块使用简单，功能齐备，即使是射频开发经验较少的设计者也能很快上手。其缺点是价格较高，当面对数据量小、功能要求不高且节点数又比较多的应用时性价比不理想。但如果自行设计电路，则往往又受到射频设计难度高、调试工作量大以及设计者经验缺乏等限制而难于实现，其中尤以接收电路结构最为复杂。考虑到以上因素，本文采用了一种折中的方案，即利用CXA1191的内部电路，配以少许外部元件，既实现了射频接收的功能，又简化了结构，开发者仅需基本的无线电知识即可独立完成设计。