基于无线传输的多点温度采集系统文中设计了一种基于无线传输的多点温度采集系统，通过温度传感器采集温度信号，使用无线传感器通

这是我们大三第一学期的课程设计题目：基于无线传输的多点温度采集系统

摘要

文中设计了一种基于无线传输的多点温度采集系统，通过温度传感器采集温度信号，使用无线传感器通讯，结合单片机来处理并通过上位机进行显示，实现了温度采集、多点测量和上位机实时检测的功能。该检测系统使用简单、方便，对于提高工业自动化水平和环境温度测量具有重大意义。

框架图

这次的课程设计分为三部分：硬件实现，软件实现，文案以及视频制作。我在这次课设中负责的是软件设计。

硬件部分介绍

1.控制器模块设计

单片机控制器主要用于温度数据的采集、传输以及接收，将接收到的数据通过上位机软件在上位机上显示。对于控制器的选择采用STC8 9C52，该单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。相对于FPGA来说，它的芯片引脚少，在硬件很容易实现。并且它还具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。

2.温度采集模块设计

本次设计采用的是Dallas公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，其温度测量范围为-55～+125℃。每个从机设有一个温度传感器，环境温度通过温度传感器DS18B20采集到从机单片机中进行处理。从机单独供电，这样设计稳定性好，抗干扰能力强。

3.无线收发模块设计

NRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、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进行配置。本设计系统把从温度传感器采集得到的数据经过无线模块NRF24L01传输到主机中。无线传输可以工作在一些高危领域，避免了有限传输的局限性，本设计能进行连续的数据传输，无线模块NRF24L01的传输精度高，性能稳定，成本低。

4.显示模块设计

本设计方案采用128x64LCD液晶显示器和上位机共同显示，液晶显示器功率低，驱动方法和硬件连接电路较为简单，显示屏幕大、可对汉字和字符进行显示。

5.串口通信电路设计

系统要把测量到的温度送到上位机上显示出来，就需要通过电脑与单片机之间的串口通信，单片机的工作电压是5 V，电脑串口的工作电压是12 V，需要通过电平转换芯片进行正常通信。
文案以及视频部分介绍课程设计完毕之后，需要撰写报告，以及制做相应的视频。

软件部分介绍

当上位机收到数据后，需要和电脑进行串口通信，将上位机收到的数据通过串口传给电脑，然后使用编程语言处理数据，最后须将数据以折线图的形式展示出来。

我这里使用node.js的serialport模块对串口进行数据监听。

var SerialPort = require("serialport"); 
var serialPort = new SerialPort("COM3", {
    baudRate: 9600,  //波特率
    autoOpen:false
}); 
serialPort.open(function(error){ 
    if(error){ 
        console.log("打开端口COM3错误："+error);
    }else{  
        console.log("打开端口成功，正在监听数据中");
        serialPort.on('data',function(data){
            sendToClient(data)   //将数据发往客户端，客户端进行数据在折线图上的实时显示。
            insertDataToMysql(data);//将数据插到mysql数据库
        })
    }
})

使用websocket进行数据的实时通信，客户端收到数据后，使用echarts的setOption,使数据实时显示在图表上。 服务端

思路：先建立websocket连接，然后进行串口的监听，如果有数据，就利用ws.send(),将数据发往客户端。

const wss = new WebSocket.Server({ port: 7009 });

wss.on('connection', function connection(ws, req) {
     ws.on('message', function incoming(message) { 
      if(flag) {
      serialPortopen(ws); //设置flag的原因是保证serialPortopen函数只被执行一次。
        flag = false;
      }
    });
});

function serialPortopen(ws) {
    serialPort.open(function(error){ 
        if(error){ 
            console.log("打开端口COM3错误："+error);
        }else{  
            console.log("打开端口成功，正在监听数据中");
            serialPort.on('data',function(data){
                let dataInfo = data.toString().trim();
                name = dataInfo.charAt('0').trim();
                let temSign = dataInfo.indexOf('T'); //T出现的下标
                let cSign = dataInfo.indexOf('C'); //第一个C符号出现的下标
                let lastColon =  dataInfo.lastIndexOf(":");//最后一个冒号出现的下标
                tem = dataInfo.substring(temSign+2,cSign+1).trim();
                hum = dataInfo.substring(lastColon+1).trim();
                console.log(name, tem, hum);
                sendToClient(ws)
                insertDataToMysql(name, tem, hum);
            })
        }
    })
}

var sendToClient = function(ws) {
  let d = new Date();
  time = d.getFullYear() + "-" +(d.getMonth()+1) + "-" 
              + d.getDate() + " " + d.getHours() + ":" + d.getMinutes() + ":" + d.getSeconds(); 
  let obj = {
    name: name,
    tem: tem,
    hum: hum,
    time:time
  }

  ws.send(JSON.stringify(obj));
}

客户端

```
        connectionServer: function() {
        var _this = this;
        var ws = new WebSocket("ws://localhost:7009");
        ws.onopen = function (e) {
            ws.send("hello")
        }
        ws.onmessage = function(event) {                
            let data = JSON.parse(event.data);
            let name = data.name;
            _this[name+"temYList"].push(parseInt(data.tem));
            _this[name+"humYList"].push(parseInt(data.hum));
            _this[name+"timeList"].push(data.time);
            _this.showChart(name); //将数据显示在图表上。
        }; 
    },
```

折线图的设计：使用echarts

这里我由于先入为主的思想，在这里踩了一天的坑，我一直认为数据实时显示，只需要给原来的数据追加一条数据就可以了。但其实不是，当数据发生变化时，必须重新setOption()。