4.2 nRF24L01的软件设计 13

4.3 上位机可视化软件设计 19

5 探究温度对压电陶瓷影响的实验设计 20

5.1 系统测试的方法简介 20

5.2 压电陶瓷及其基本原理 20

5.3 电荷放大器设计 21

6 系统测试与实验验证 29

6.1 压电传感器的驱动和输出 29

6.2 实验中各模块间的连接 29

6.3 验证温度对压电传感器的影响 31

6.4 小结 34

结  论 35

致  谢 36

参 考 文 献 37

附录 A DHT11驱动程序 38

附录 B 无线发送部分程序 41

1 引言

1.1 课题研究背景

自古以来，温度和湿度都是环境测量中的重要参数，对于人们的日常生活有着非常重要的意义。对于温度和湿度的稳定、精确测量对于自动控制系统有着重要意义。温湿度测量的应用领域很广，例如在医疗仪器方面，在DR 或CR 的曝光和拍片过程中，温度和湿度的监测对于整个系统的正常工作都有极为重要的作用[ ]；在粮库粮情检测方面，温度和湿度也是不可或缺的重要参数。然而传统的温湿度检测，尤其是需要远距离操控的温湿度监测，设备之间需要通过大量的电缆连接。不仅布线困难，而且电缆易受外界腐蚀和其他影响[ ]。这种测量方法不仅复杂且经济成本高昂。所以无线传感技术的出现很好地解决了这个问题。

1.2 基于无线传感技术的温湿度测量及其应用

1.2.1 无线传感技术

无线传感网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心[ ]。

图1-1 无线传感网的结构

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种现代高科技技术。它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，从而实现各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，实现自然界和人类社会以计算机作为媒介的连通[ ]。无线传感网体系的结构如图1-1所示。论文飞儿乐团

1.2.2 国内外发展现状

温度和湿度自古以来人们密切关注的两个物理量，尤其是对粮食作物的生产存储十分重要。早期的温湿度监测采用干湿度表、毛发湿度极、双金属式测量计和湿度试纸等进行人工检测，这些方法不仅费时费力而且误差大[ ]。20世纪90年代以后，随着计算机网络的普及，人们开始运用计算机网络监控对温湿度进行采集监控，用于温湿度测量的工具及方法相较以前也有了很大的进步。但此时人们仍是使用现场总线通过大量的电缆将现场设备与控制器连接起来。这种方法依靠大量的电缆，在布线时需要穿墙、打孔且分布的线路难于密封，易受熏蒸腐蚀。而且线路一旦布置好就不方便拆装，机动性能非常差。当电缆受外界温度、振动等影响时，对温湿度测量的结果也会有影响，造成测量误差。20世纪90年代末期，无线传感器网络(WSN)开始出现并于21世纪逐渐引起人们的注意，被应用于多个领域。其中一个应用领域即温湿度的监测。这种方法无需布线，不仅大大减少了经济成本而且不易受外界因素的影响，经济简单。