摘 要：本系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐中水的溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)控。采用紅外溫度傳感器檢測(cè)加熱爐表面的熱輻射能量并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路處理后由無(wú)線單片機(jī)NRF9E5I進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及發(fā)送預(yù)處理，再通過(guò)發(fā)送電路以一定頻率進(jìn)行無(wú)線發(fā)送，接收端的無(wú)線單片機(jī)NRF9E5II接收這一頻率的信號(hào)進(jìn)行處理，取出水的溫度信息由液晶顯示器顯示水的溫度。同時(shí)加熱的時(shí)間信息也一并發(fā)送，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)NRF9E5II再回發(fā)關(guān)閉信號(hào)關(guān)閉加熱器。該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量精度高、信號(hào)穩(wěn)定、傳輸距離長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了加熱設(shè)備的遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)控。

關(guān)鍵詞：溫度測(cè)量；NRF9E5；無(wú)線傳輸；液晶顯示器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004373X(2008)1911402

Wireless Temperature Measuring System of Water Based on NRF9E5

HE Xiaoying，SHANG Xiaoyan

(Xi′an Aero Technical College，Xi′an，710077，China)

Abstract：Aiming at wireless measurement and control of the water temperature in the heating stove.Infrared temperature sensor detects the surface radiation energy of the stove and converts it into voltage signal; the signal is disposed by regulating circuit，and then the A/D converting circuit and pre-disposal circuit of wireless NRF9E5，subsequently the signal is transmitted by wireless transmitting circuit within the NRF9E5 at certain frequency.Another wireless NRF9E5 at the receiving part receives this signaland extractives the temperature information and displays on LCD after disposed.At the same time，the heating time is alsobeing transmitted，when the temperature arrives at the set value，the shut signal is transmitted back and the stove is closed.This system has the character of high precision，stabilization and far-distance.Thus the remote water temperature is tested.

Keywords：temperature measurement;NRF9E5;wireless transmission;LCD

1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由加熱爐、紅外溫度傳感器、調(diào)理電路、無(wú)線單片機(jī)Ⅰ、無(wú)線單片機(jī)Ⅱ、LCD顯示器等部分組成。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 傳感器部分

采用IRTP-300L測(cè)溫探頭，它由紅外溫度傳感器和調(diào)理電路組成，調(diào)理電路包括信號(hào)處理電路以及環(huán)境溫度補(bǔ)償電路，該測(cè)溫探頭完全由工廠進(jìn)行校準(zhǔn)，是緊湊、高精度、高效、不受環(huán)境影響的紅外測(cè)溫頭。其供電電源為20 V，測(cè)溫范圍為-20～150 ℃，輸出電壓為0～5 V。

2.2 無(wú)線單片機(jī)Ⅰ

無(wú)線單片機(jī)Ⅰ作為發(fā)送單片機(jī)，其型號(hào)為NRF9E5，NRF9E5是NORDIC VLSI公司2004年推出的無(wú)線單片機(jī)，內(nèi)置NRF905的433 MHz/868 MHz/915 MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4路輸入80 kb/s的A/D轉(zhuǎn)換器，可以配置為6，8，10，12位精度、3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，T1，T2，內(nèi)置的NRF905收發(fā)器使其可以工作于ShockBurst方式。

NRF9E5無(wú)線單片機(jī)芯片全部由高頻元件集成，最大發(fā)射功率為10 dBm，高抗干擾GFSK調(diào)制，速率100 kb/s，具有獨(dú)特的載波監(jiān)測(cè)輸出、地址匹配輸出、就緒輸出。內(nèi)置完整的通信協(xié)議和CRC，只須通過(guò)SPI即可完成所有的無(wú)線收發(fā)傳輸。

發(fā)射框圖如圖2所示，紅外溫度探頭輸出的電壓信號(hào)送入NRF9E5的AIN3通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換的精度為12位，轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字信號(hào)分為兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，保存在一個(gè)數(shù)組中，當(dāng)加熱開(kāi)始時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T0進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)得的時(shí)間信息：小時(shí)、分、秒也保存在數(shù)組中，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T1，計(jì)算達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)間信息，這些時(shí)間信息同樣保存在這一數(shù)組中，所有這些數(shù)據(jù)信息一起由無(wú)線通信模塊發(fā)送出去。

圖2 發(fā)射電路框圖

無(wú)線單片機(jī)Ⅱ負(fù)責(zé)接收無(wú)線單片機(jī)Ⅰ發(fā)射來(lái)的信號(hào)，從中取出溫度和時(shí)間信息送入液晶顯示器進(jìn)行顯示。

2.3 液晶顯示器

液晶顯示器采用RT12864M， RT12864M是一種圖形液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)/列驅(qū)動(dòng)和128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可顯示8*4個(gè)(16*16點(diǎn)陣)漢字。內(nèi)置8 192個(gè)中文漢字庫(kù)，RT12864提供了并口和串口兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌诜绞?，這里采用串口方式。RT12864與接收無(wú)線單片機(jī)的接口電路如圖3所示。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 發(fā)送無(wú)線單片機(jī)部分

發(fā)送部分流程圖如圖4(a)所示，其中使用了兩個(gè)定時(shí)器，T0用作采樣和超時(shí)計(jì)數(shù)器，T1用作時(shí)間計(jì)數(shù)器，A/D轉(zhuǎn)換器每0.5 s采樣并轉(zhuǎn)換一次，采集到的溫度信息經(jīng)過(guò)計(jì)算后與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，如果大于或等于設(shè)定值，則記下此時(shí)的時(shí)間值。再重新計(jì)時(shí)2 s，在2 s內(nèi)不斷發(fā)送得到的溫度、加熱時(shí)間、溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)的時(shí)間信息(如果沒(méi)有達(dá)到則為初始值0，在發(fā)送其間還要檢測(cè)是否發(fā)送正確)，2 s到時(shí)重新進(jìn)行下一輪采樣和傳輸操作。

3.2 接收無(wú)線單片機(jī)部分

接收部分流程圖如圖4(b)所示，接收部分包括接收數(shù)據(jù)及顯示兩部分，接收數(shù)據(jù)部分負(fù)責(zé)從接收數(shù)據(jù)中取出溫度值、加熱時(shí)間、溫度到達(dá)設(shè)定值的時(shí)間以及聯(lián)絡(luò)信號(hào)。顯示部分負(fù)責(zé)ST7920初始化及數(shù)據(jù)在LCD上的顯示。

4 執(zhí)行部分

執(zhí)行部分為自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，如果需要當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)就關(guān)閉加熱器，可以在發(fā)送部分加上一個(gè)繼電器，由P1.3控制。如圖1所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

該測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水溫的遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)量，其傳輸距離可達(dá)到50 m，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度的監(jiān)控，從而達(dá)到了加熱現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人職守的目的。

參考文獻(xiàn)

［1］李文仲，段朝玉.短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信入門(mén)與實(shí)踐［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

［2］馬家辰，孫玉德，張穎.MCS-51單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

［3］強(qiáng)錫富.傳感器［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［4］謝志萍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［5］張欣欣，孫艷華.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2006.

［6］馮玉珉.通信系統(tǒng)原理［M］.北京:北京交通大學(xué)出版社，2003.

［7］李宏，張家田.液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［8］戴佳.51單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2006.

［9］游伯坤.溫度測(cè)量?jī)x表［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

［10］潘圣銘.溫度計(jì)量［M］.北京:中國(guó)計(jì)量出版社，1991.