基于單片機的多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

王彥敏

摘 要：多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要借助溫度傳感器，完成多點溫度數(shù)字信息采集工作，這種監(jiān)控系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的直接布線采集方式，也彌補了傳統(tǒng)方式中的不足之處，該監(jiān)控機洗主要基于單片機，在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員還要有效安排無線模塊和數(shù)字溫度傳感器的位置，使其能完成無線信息采集工作，還要保證無線測溫精度。該溫度監(jiān)控系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，設(shè)計人員應(yīng)基于總體方案設(shè)計內(nèi)容，做好軟硬件設(shè)計。

關(guān)鍵詞：單片機；多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.154

在溫度信息采集中，無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了信息來源由單點向多點的轉(zhuǎn)變，單片機在其中發(fā)揮了重要作用。該溫度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的單片機數(shù)量不止一個，設(shè)計人員需要妥善安排單片機的從屬關(guān)系，使其能與軟硬件功能相適應(yīng)。另外在系統(tǒng)設(shè)計中，還要明確技術(shù)要點，使監(jiān)控系統(tǒng)能實時采集信息。本文主要針對基于單片機的多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)進行分析。

1 總體方案設(shè)計

多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要包括數(shù)字溫度傳感器和無線模塊，前者主要采取DS18B20型號，其主要完成溫度測量、傳感工作，其主要將溫度信息傳遞給主機，使溫度信息顯示在顯示屏幕中。單片機主要應(yīng)用在主機內(nèi)部，主機和從機通過無線模塊連接在一起，兩者信息交互過程便是溫度傳感器傳感信息的過程[1]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

從總體設(shè)計來看，多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)作用過程主要發(fā)生在主從機上，所以主機系統(tǒng)和從機系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的主要分屬子系統(tǒng)，在主機系統(tǒng)中，除卻中央控制中心MCU外，顯示屏幕及無線模塊等也是主機系統(tǒng)重要組成部分。在從機系統(tǒng)中，其也存在自己的中央控制中心MCU，也有無線模塊來完成傳感工作，其溫度檢測模塊數(shù)量有很多，可及時反饋不同點的溫度變化，使監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)多點溫度信息采集目的。主機系統(tǒng)有一個，從機系統(tǒng)有多個。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，相關(guān)人員還要做好以下設(shè)計工作。

2.1 主控MCU

在主控MCU中，控制芯片為單片機，單片機型號有多種，設(shè)計人員還要站在綜合角度上，設(shè)計抗干擾能力強，運行效率高的單片機。應(yīng)用在該監(jiān)控系統(tǒng)中的單片機型號為STC89C52RC，該種單片機可以適宜多種指令代碼。該主控MCU有兩種周期，分別為12時鐘/機器和6時鐘/機器[2]。在溫度采集控制中，主控MCU可以從兩種周期中選擇最適合的數(shù)值。單片機的電壓會對主控MCU工作電壓產(chǎn)生影響。其工作溫度范圍主要在零下40攝氏度到零上85攝氏度之間。其在運行中，會在掉電模式、正常工作模式等多種模式中轉(zhuǎn)換，如果監(jiān)控系統(tǒng)外部中斷，其會通知主控MCU，使其處于掉電模式。

2.2 液晶顯示模塊

液晶顯示器主要顯示不同時刻的溫度采集信息，所以其分辨率要滿足觀看要求，其要實時顯示信息，不能出現(xiàn)無反應(yīng)、無顯示問題。在該多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)合理設(shè)計其接口方式，使其實現(xiàn)串行多量化，如此其才能及時接收多點溫度信息，該種顯示模塊還要具備中文字庫，在人機交互圖形界面中，顯示中文信息，滿足用戶使用需求。液晶顯示模塊接口多，接口方式還要靈活。液晶顯示模塊不僅要提供數(shù)據(jù)，還要提供相關(guān)圖形，反映溫度變化趨勢，使用戶一目了然。

2.3 無線模塊

無線模塊型號主要為nRF24L01，其屬于成品模塊，可以滿足高頻電路走線要求，保證監(jiān)控系統(tǒng)運行順暢[3]。選擇的無線模塊主要有斷電模式和空閑模式兩種工作模式，與主控MCU的工作模式相適應(yīng)，其充當(dāng)單片射頻收發(fā)機角色，完成應(yīng)答和再發(fā)射工作，其在該工作過程中的自動化程度較高。該模塊在工作時主要完成溫度信息傳輸工作，其傳輸速率較大。模塊應(yīng)用供電電壓不能超過3.6V。該無線模塊直接與單片機連接在一起，其在主從機系統(tǒng)中的應(yīng)用功能不同，在主機系統(tǒng)中，主要承擔(dān)數(shù)據(jù)接收角色，而在從機系統(tǒng)中，則發(fā)揮發(fā)射作用，在接收發(fā)射過程中，主從機之間也實現(xiàn)了信息交互。

2.4 主機報警線路

在多點溫度監(jiān)控中，如果某一點溫度過高或過低或變化趨勢較大，該線路還要好聯(lián)合聲光報警模塊，共同輔助主機完成報警工作。

2.5 溫度檢測模塊

該模塊主要為溫度傳感器，其結(jié)合了數(shù)字化技術(shù)，可以實現(xiàn)溫度測量和檢測目的。其測量范圍和測溫分辨率還要滿足要求。在設(shè)計中，主要將一根端口線作為其中央控制器，設(shè)計人員還要將其與單片機有效連接起來。

3 系統(tǒng)軟件

軟件程序也有主從之分。在主機程序設(shè)計中，需要編制液晶顯示器的顯示程序，使其能及時反應(yīng)相關(guān)溫度信息，需要對無線模塊的工作程序進行編制，其在主從機中的工作模式和作用不同，編制程序也要有所不同[4]。在從機程序設(shè)計中，需要對溫度檢測進行設(shè)計，使其能有效監(jiān)測溫度信息，并將其傳遞給主機，主控MCU還需要按照時序來解讀數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計需要控制的內(nèi)容比較多，設(shè)計人員需要面面俱到，控制溫度采集時間節(jié)點，減少數(shù)據(jù)接收時間差并使上位機程序作用效果得到保證，如此監(jiān)控系統(tǒng)采集的溫度信息才能得到有效分析。在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員還要根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和評價結(jié)果，不斷優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成框架，使軟硬件滿足溫度信息采集、分析要求。

參考文獻：

[1]晏宇.基于單片機的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與制作[J].南昌大學(xué)，2018（04）：34.

[2]熊強強，裴慧琴，奚建平，王濤，趙慧，陳曉玲.一種智能無線多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].國外電子測量技術(shù)，2017，36（05）：55-58.

[3]劉曉春.基于單片機的多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子世界，2017（02）：168.

[4]蔣蕭澤，王艷新，朱莉，李淑芝.基于單片機的多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子測試，2016（13）：25+27.