一種基于無線射頻通信的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

顧建凱++華彤天

摘 要 本文設(shè)計了一種基于射頻傳感器nRF905無線通信的溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機為下位機結(jié)合溫度傳感器進行相應(yīng)環(huán)境溫度檢測，無線射頻通信實現(xiàn)現(xiàn)場檢測處數(shù)據(jù)無線傳輸給控制室；上位機VB編寫的軟件界面實時地顯示當(dāng)下溫度，并且各間隔時間點的溫度在VB軟件界面上以曲線形式進行顯示并且以EXECL表格的形式進行相關(guān)記錄存儲。

【關(guān)鍵詞】溫度檢測 單片機 nRF905無線通信 VB軟件界面

有些環(huán)境在進行溫度實時檢測時，檢測人員需要遠離實際作業(yè)現(xiàn)場并且能夠?qū)崟r在電腦前面進行相關(guān)作業(yè)控制，于是在進行溫度檢測時就涉及到無線通信以及能夠?qū)囟刃畔⒓皶r地顯示于電腦上的控制要求，本系統(tǒng)也本著這一實際現(xiàn)場需求進行相應(yīng)系統(tǒng)功能設(shè)計實現(xiàn)。

1 控制系統(tǒng)整體框架設(shè)計

該溫度檢測系統(tǒng)整體的框架設(shè)計以基于單片機與溫度傳感器DS18B20溫度檢測模塊為下位機進行現(xiàn)場多個溫度采集點的溫度實時采集，以VB編程軟件編寫的軟件界面為上位機進行溫度實時顯示以及相應(yīng)溫度信息記錄，上下位機的數(shù)據(jù)傳輸通過nRF905無線射頻模塊以及串口通信模塊進行實現(xiàn)。多個采集點的設(shè)計可以滿足現(xiàn)場環(huán)境溫度采集點多處的需求。具體控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 下位機部分設(shè)計

2.1 下位機硬件設(shè)計

硬件電路圖根據(jù)設(shè)計需要分為溫度檢測與發(fā)送單元，該單位包括的元器件有單片機芯片、溫度傳感器DS18B20、Nrf905無線射頻模塊；溫度接收單元包括的元器件有單片機芯片、Nrf905無線射頻模塊、串口通信接口。其中nRF905模塊的用電制式為DC3.3V，所以使用了芯片ams117-3.3進行對應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換。

2.2 下位機軟件設(shè)計

整體程序框架設(shè)計為：其中單片機一用于控制DS18B20的溫度檢測以及通過nRF905射頻模塊將檢測到的各檢測處溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去，單片機二通過nRF905進行數(shù)據(jù)溫度接收并且通過串口將溫度數(shù)據(jù)傳入上位機。

在nrf905無線通信數(shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)必須有其規(guī)定的通信協(xié)議才可降低傳輸中的誤碼率。本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)包格式由數(shù)據(jù)序列號、目標(biāo)地址、源地址、所發(fā)數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)正文、奇偶校驗碼組成。在接收端收到一個數(shù)據(jù)包后，向發(fā)送端發(fā)送確認信號，并且通過校驗碼對所收到數(shù)據(jù)進行校驗，如果檢驗無誤將相應(yīng)的數(shù)據(jù)包通過串行通信口傳入上位機進行溫度信息顯示以及存儲。

3 上位機部分設(shè)計實現(xiàn)

采用Visual Basic（VB）作為上位機界面開發(fā)與單片機串口通信實現(xiàn)較為成熟，為系統(tǒng)的開發(fā)帶來了一定的便利。上位機不僅可以進行實時溫度的數(shù)據(jù)顯示和實時溫度信息曲線顯示，同時可以將一定時間間隔的溫度信息自動的存入于EXECL表格中。

上位機VB軟件設(shè)計界面可以通過串口從下位機進行溫度數(shù)據(jù)采集，并且可以進行一定時間段的溫度數(shù)據(jù)點存入EXECL表格中的自動存儲，同時該時間段可以進行選擇1小時，2小時，3小時。軟件程序設(shè)計框架如圖2所示。

4 實驗結(jié)果

根據(jù)對應(yīng)的實物制作，可以達到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，并且通過對某試驗檢測點的溫度進行為期一天的檢測，最終在VB界面中所得節(jié)點溫度曲線如圖3所示。

4 總結(jié)

本文首先以現(xiàn)場的溫度檢測需求為入手，設(shè)計了以nRF905無線通信和串口通信實現(xiàn)了上位機無線監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境溫度的需求，根據(jù)所提出設(shè)計思想進行了對應(yīng)的實物實驗，根據(jù)實驗良好結(jié)果得出該設(shè)計的合理性。

參考文獻

[1]李文仲，段朝玉.短距離無線數(shù)據(jù)通信入門與實踐[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2006：50-63.

[2]張業(yè)茂，張建功，張廣洲，等.基于nRF905模塊的無線通信直流電場測量系統(tǒng)設(shè)計[J].高電壓技術(shù)，2012，38（11）.

[3]李朝青.PC機與單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù).北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2012，4（03）：100-106.

[4]丁輝，姚慶文.基于nRF2401的鹽度和溫度無線網(wǎng)絡(luò)檢測的研究[J].2013，45.

作者單位

南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機車車輛學(xué)院 江蘇省南京市 210000