论文总字数：22498字

摘 要

本文主要介绍了基于单片机的无线短距离数据通信系统设计的原理及实现方法，在本设计中，使用微处理器控制一款工作在2.4GHz ISM频段的无线射频收发芯片，实现短距离的点对多点的数据传输，由GP2Y1010AU0F粉尘传感器检测空气中粉尘浓度，并将数据实时显示在两个从机LCD液晶显示屏上，当有按键按下之后，系统通过无线传输方式将浓度数据发送给主机，主机接收从机发送来的数据，并在液晶显示屏上分行显示出接收到的来自不同采样点的数据。该系统工作稳定、集成度高具有一定的实用价值。

文章首先确定了以STM32F103作为系统的主控芯片，以2.4GHz高性能收发器件nRF24l01作为无线通信芯片,在完成点对多点的数据通信基础上，实现对PM2.5值的监测，之后分别对本系统的硬件部分及软件部分的设计进行说明介绍，最后对本系统的程序下载、系统调试等相关内容进行解释说明。

测试结果表明，本系统各项功能均已达到本设计的基本要求。

关键词：无线通信 STM32F103 nRF24l01 PM2.5 GP2Y1010AUOF

The design of a short distance wireless communication system based on STM32

Abstract

This paper mainly introduces the short distance wireless data communication system based on single chip design principle and realization method. In the design, the use of a microprocessor control transceiver chip work in the 2.4 GHz radio frequency, realizing the short point to multipoint transmission of data with the dust GP2Y1010AU0F sensors to monitor to dust concentration in the air and LCD shows the current air dust concentration. Then send the data to the host, the host receives the data, then displayed the air dust concentration on the LCD screen. The system has a certain practical value with property of working steadily and high level of integration.

At first, we determine the STM32F103 as master control chip of the system, with high-performance transceiver device of nRF24l01 as 2.4 GHz wireless communication chip. On the basis of completing data point to multipoint communication, realize the application of detecting the value of Pm2.5. Respectively, giving the explanation for the program download of this system, system debugging and other related content after the design of the hardware part and software part of this system.

Test results show that the system functions have reached the basic requirement of the design.

Keywords: Wireless Communication; STM32F103; nRF24l01; PM2.5; GP2Y1010AU0F

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 论文研究背景和意义 1

1.2 论文所做工作 2

1.3 论文组织结构 2

第二章 硬件系统设计 4

2.1 系统设计 4

2.2 系统主控芯片 5

2.2.1 主控芯片选择 5

2.2.2 STM32F103VCT6介绍 5

2.3 无线射频模块 6

2.3.1 无线射频收发芯片 6

2.3.2 nRF24L01工作模式 7

2.3.3 nRF24L01模块SPI通信接口 9

2.4 PM2.5监测模块 10

2.4.1 监测传感器 10

2.4.2 监测传感器的工作原理 11

2.4.3 监测传感器电路图 11

2.4.4 监测传感器工作过程 12

2.5 ADC转换模块 13

2.6 LCD显示模块 14

2.6.1 TFT-LCD工作原理 14

2.6.2 ILI9341驱动芯片 15

2.6.3 TFTLCD接口电路 18

第三章 软件系统设计 19

3.1 软件设计总要求 19

3.2 主函数程序设计 19

3.3 PM2.5监测模块程序设计 20

3.4 ADC转换程序设计 21

3.5 无线通信程序设计 22

3.5.1 数据发送流程 22

3.5.2 数据接收流程 23

3.6 LCD显示模块处理流程 24

第四章 系统调试 27

4.1 系统开发环境简介 27

4.2 系统软硬件调试 28

4.2.1 PM2.5监测模块调试 28

4.2.2 系统硬件调试 29

第五章 总结与展望 31

参考文献 32

致 谢 33

附录一 发送模块的主函数程序 34

附录二 PM2.5监测模块程序 36

附录三 ADC转换模块程序 37

附录四 LCD液晶显示模块程序 38

第一章 绪论

1.1 论文研究背景和意义

科学技术发展的日新月异，使得处在新世纪发展大浪的科学技术带动了测量技术的发展，和以往的控制设备不同的是，当今时代的控制配置在性能与结构上，有了天翻地覆的转变。在高速发展的信息时代，测量技术是时代的主流，已经在潜移默化中深入伸展到应用工程的各个领域。

而备受各国媒体关注的环境问题已不容小觑，世界各国已经把环境问题并入首需解决的重大问题。雾霾就是其中的一种环境问题，这种环境问题给人类带来了恐慌与挑衅，让饱受雾霾摧残着的人类面临身体组织的病变。什么是雾霾？雾霾是由PM2.5、PM10、PM0.1及一些危害性金属颗粒物组成。PM2.5就是指空气中的粉尘微粒物直径小于2.5毫米，同样的道理，PM10就是指空气中的粉尘微粒物直径小于10毫米，PM0.1就是指空气中的粉尘微粒物直径小于0.1毫米。本设计系统传输的数据就是监测到的PM2.5值。为什么选取监测PM2.5，因为PM2.5对自然以及人类的危害性最大，特别是老人儿童，因此合理监测就变得尤为重要，相比较其他颗粒物监测，PM2.5监测显得更有意义。

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