無線溫度測量裝置設(shè)計

邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

?

無線溫度測量裝置設(shè)計

邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

【摘要】溫度測量裝置是生產(chǎn)生活中最常見的測量設(shè)備，為了降低功耗，本文選用STC89C52RC單片機作為控制核心的無線溫度測量儀設(shè)計。溫度傳感器選用DS18B20，可以提高測量精度和可靠性，將收集到溫度數(shù)據(jù)通過nRF24L01無線傳輸模塊，進行無線傳輸，將測量溫度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)缴衔粰C，在上位機的LCD顯示器上顯示被測的溫度值，經(jīng)過硬件和軟件測試，具有無線數(shù)據(jù)傳輸、測量結(jié)果準確、測量場合多樣等特點。

【關(guān)鍵詞】溫度；單片機；無線傳輸

傳統(tǒng)的溫度測量設(shè)備采用有線傳輸信號，具有性能不穩(wěn)定、適用場合單一等缺點。而采用無線溫度測量裝置能夠有效的改善有線測量設(shè)備的線材長短、適用場合單一等問題。因此設(shè)計無線溫度測量裝置具有重要的意義。

1　系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)由兩部分組成。無線模塊、LCD顯示、控制模塊、單片機等組成上位機系統(tǒng)，溫度傳感器、無線模塊、LCD顯示、受控模塊、單片機等組成下位機系統(tǒng)。溫度傳感器采集溫度信息送到單片機進行處理，利用無線模塊進行發(fā)射，在上位機的無線模塊接收下位機發(fā)射的溫度信息。利用單片機進行處理，通過LCD顯示器顯示被測溫度值，同時可以控制控制模塊或發(fā)射控制指令對受控電路進行控制等，實現(xiàn)無線溫度采集和控制的功能。該系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)框圖

2　硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1溫度傳感器

本設(shè)計采用DS18B20單總線傳感器進行溫度采集，具有電路簡單、測量范圍廣、精度較高、成本低等特點，是現(xiàn)代溫度測量和控制系統(tǒng)中最常見的溫度傳感器之一。由于采用單總線結(jié)構(gòu)，單片機只需一根I/O線就可以跟傳感器進行數(shù)據(jù)通信，簡化電路。又由于DS18B20直接輸出溫度的數(shù)字信號，單片機可以直接進行處理，不需A/D轉(zhuǎn)換，電路的效率得到了大大提高。

2.2LCD顯示電路

由于本系統(tǒng)只需要顯示溫度信息，內(nèi)容不多，為節(jié)省成本采用液晶顯示電路，液晶顯示器穩(wěn)定性好、字跡清晰、成本低，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在便攜式電子產(chǎn)品中。在單片機控制系統(tǒng)中液晶顯示電路是常見的顯示電路，容易實現(xiàn)模塊化程序，電路連接簡單，容易實現(xiàn)。此設(shè)計中選用LCD1602作為顯示部分，經(jīng)測試效果良好，完全符合設(shè)計的基本要求。

2.3無線模塊

本設(shè)計采用nRF24L01作為無線收發(fā)模塊，nRF24L01的生產(chǎn)商為NORDIC，工作頻率范圍為2.4GHz～2.5GHz，處于ISM 頻段內(nèi)。屬于單片式的無線收發(fā)器，無線收發(fā)器內(nèi)部包含頻率發(fā)生器、調(diào)制解調(diào)器、功放、晶振及增強型“SchockBurst”模式控制器等。無線收發(fā)器連接電路如圖2所示。2.4GHz為全球開放的ISM頻段，可以免許可證，由于保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，內(nèi)置專門的穩(wěn)壓電路，該模塊可以通過設(shè)置接收機不同的地址，進行識別不同的無線模塊，程序編寫十分方便。工作方式主要有四種：收發(fā)、配置、空閑、關(guān)機等模式。所有的RF相關(guān)通信協(xié)議都必須由用戶在單片機里面編寫程序?qū)崿F(xiàn)。

圖2　無線模塊電路

3　軟件設(shè)計

本系統(tǒng)程序由溫度測量部分、無線收發(fā)通信協(xié)議、顯示和控制等組成。程序按照DS18B20工作時序要求設(shè)計好模擬時序，完成初始化、讀和寫等操作。無線收發(fā)模塊程序按照發(fā)送或者接收的控制要求完成收發(fā)通信協(xié)議，完成溫度測量和無線收發(fā)的功能。

4　結(jié)束語

本文設(shè)計了無線溫度測量裝置的系統(tǒng)方案，可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和電路的控制，具有電路簡單、成本低廉、性能好等優(yōu)點，是具有較好實用價值的電子裝置。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應(yīng)用［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

［2］韓克，薛迎霄.單片機應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應(yīng)用100例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：

胡恩賜（1994—），男，湖南婁底人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。