基于NRF24L01的智能大棚

向兵　王德平

【摘要】隨著無線在生活中的廣泛應(yīng)用，可以是大型軟件，例如移動(dòng)辦公、電子醫(yī)療；也可以是小型軟件，如：聽歌、看電影、聊天工具等。同時(shí)2.4GHz也得到大量的應(yīng)用，如WiFi、無線USB等，傳統(tǒng)的大鵬需要采集當(dāng)前溫度、濕度，土壤溫度、濕度等并實(shí)時(shí)返回顯示和控制，就只能采用有線的方式來傳輸數(shù)據(jù)以及控制，而有線通信限制比較大，且不易維護(hù)。而現(xiàn)在無線得到應(yīng)用，相比較傳統(tǒng)的有線方式則不需要連接通信線，也易于維護(hù)。極大地避免了其中的弊端。

【關(guān)鍵詞】2.4GHz；無線；通信

數(shù)據(jù)的通信方式基本分為無線和有線。有線主要有RS-485、RS-422通信和CAN通信，而無線可以通過CDMA、GPRS等遠(yuǎn)距離通信。近距離無線有藍(lán)牙、WiFi、ZigBee、2.4GHz（NRF24L01）等。如果采用CDMA、GPRS等來實(shí)現(xiàn)，所需成本大，所以既要成本低又要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這里采用工業(yè)級(jí)內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本單芯片NRF24L01型無線收發(fā)器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無線通信。它具有使用范圍廣、帶寬高、耗電低等優(yōu)點(diǎn)。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)瓜果蔬菜都有了更高的要求，在以前只為了吃飽，而現(xiàn)在不僅吃飽還要吃好，對(duì)生活的要求越來越高，想要在冬天吃到夏天的蔬菜、吃到秋天的果實(shí)等等，這些在以前都是不可能的，現(xiàn)在有了大棚種植讓不可能變成可能，也遏制了一些難題，在很多時(shí)候種植戶都想盡快的得到棚里的數(shù)據(jù)并自動(dòng)做出一些處理，就有了一部分智能大棚，但是這些大多采用有線的方式傳送數(shù)據(jù)，限制比較大，于是在無線快速發(fā)展的時(shí)代，萌生了無線管理的大棚。

二、研究意義

在這個(gè)智能化的時(shí)代，有線的方式逐漸被無線取締。以前的電話線、充電線等等，現(xiàn)在都變成了無線電話、無線充電等，相比較有線無線的優(yōu)勢(shì)有很多綜合成本低，性能更穩(wěn)定；組網(wǎng)靈活；維護(hù)費(fèi)用低等。在大棚運(yùn)用無線技術(shù)會(huì)相比較有線靈活性大大提升。

三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)包括前端采集和后端處理。前端則由STC12C5A60S2和溫濕度、光強(qiáng)等傳感器作為整體，后端采用STC12C5A60S2和LCD作為整體。兩者由NRF24L01連接。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

四、工作流程

（1）前后端設(shè)備上電初始化無線模塊為發(fā)射/接收模式.并檢測(cè)各個(gè)模塊之間的通信，發(fā)現(xiàn)問題馬上上報(bào)到無線模塊，反之正常接收。

（2）后端設(shè)備正常后發(fā)送一個(gè)0XAA，表示初始化前端為上次掉電之前的狀態(tài)，反之設(shè)置。

（3）前端設(shè)備初始化0XAA后回傳一個(gè)0XA1，表示設(shè)置成功，回傳0XA0設(shè)置不成功（第一次初始化會(huì)出現(xiàn)）。

（4）兩邊設(shè)備都正常過后雙方互發(fā)0XCC，此時(shí)設(shè)備正常工作。

（5）需要設(shè)置各個(gè)模塊觸發(fā)閾值長(zhǎng)按S5（大約3S），即可選擇設(shè)置，此時(shí)向前端發(fā)送0X12，選擇后短按S5增加閾值，短按S2減小閾值，前端設(shè)備此時(shí)不會(huì)將數(shù)據(jù)回傳回來，等待設(shè)置完成。設(shè)置完成后連續(xù)按下S5（3次），向前端發(fā)送0X13，設(shè)置成功回傳0X11反之0X10。

（6）前端模塊發(fā)生緊急情況（無線模塊斷開、系統(tǒng)故障），后端檢測(cè)到（沒有回傳數(shù)據(jù)）馬上發(fā)出警報(bào)并切斷大棚故障部分供電。問題解決后發(fā)送0XAA測(cè)試。

（7）后端模塊發(fā)生緊急情況（無線模塊斷開、系統(tǒng)故障），前端檢測(cè)到（沒有回傳數(shù)據(jù)）馬上發(fā)出警報(bào)。問題解決后發(fā)送0XAA測(cè)試。