邵陽(yáng)學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

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無(wú)線(xiàn)溫度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

邵陽(yáng)學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

【摘要】溫度測(cè)量裝置是生產(chǎn)生活中最常見(jiàn)的測(cè)量設(shè)備，為了降低功耗，本文選用STC89C52RC單片機(jī)作為控制核心的無(wú)線(xiàn)溫度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)。溫度傳感器選用DS18B20，可以提高測(cè)量精度和可靠性，將收集到溫度數(shù)據(jù)通過(guò)nRF24L01無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，將測(cè)量溫度數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，在上位機(jī)的LCD顯示器上顯示被測(cè)的溫度值，經(jīng)過(guò)硬件和軟件測(cè)試，具有無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)量場(chǎng)合多樣等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】溫度；單片機(jī)；無(wú)線(xiàn)傳輸

傳統(tǒng)的溫度測(cè)量設(shè)備采用有線(xiàn)傳輸信號(hào)，具有性能不穩(wěn)定、適用場(chǎng)合單一等缺點(diǎn)。而采用無(wú)線(xiàn)溫度測(cè)量裝置能夠有效的改善有線(xiàn)測(cè)量設(shè)備的線(xiàn)材長(zhǎng)短、適用場(chǎng)合單一等問(wèn)題。因此設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)溫度測(cè)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(wú)線(xiàn)模塊、LCD顯示、控制模塊、單片機(jī)等組成上位機(jī)系統(tǒng)，溫度傳感器、無(wú)線(xiàn)模塊、LCD顯示、受控模塊、單片機(jī)等組成下位機(jī)系統(tǒng)。溫度傳感器采集溫度信息送到單片機(jī)進(jìn)行處理，利用無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行發(fā)射，在上位機(jī)的無(wú)線(xiàn)模塊接收下位機(jī)發(fā)射的溫度信息。利用單片機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)LCD顯示器顯示被測(cè)溫度值，同時(shí)可以控制控制模塊或發(fā)射控制指令對(duì)受控電路進(jìn)行控制等，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)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(jì)

2.1溫度傳感器

本設(shè)計(jì)采用DS18B20單總線(xiàn)傳感器進(jìn)行溫度采集，具有電路簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣、精度較高、成本低等特點(diǎn)，是現(xiàn)代溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的溫度傳感器之一。由于采用單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，單片機(jī)只需一根I/O線(xiàn)就可以跟傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，簡(jiǎn)化電路。又由于DS18B20直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)可以直接進(jìn)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(jī)控制系統(tǒng)中液晶顯示電路是常見(jiàn)的顯示電路，容易實(shí)現(xiàn)模塊化程序，電路連接簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。此設(shè)計(jì)中選用LCD1602作為顯示部分，經(jīng)測(cè)試效果良好，完全符合設(shè)計(jì)的基本要求。

2.3無(wú)線(xiàn)模塊

本設(shè)計(jì)采用nRF24L01作為無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)收發(fā)器，無(wú)線(xiàn)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(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器等。無(wú)線(xiàn)收發(fā)器連接電路如圖2所示。2.4GHz為全球開(kāi)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(zhuān)門(mén)的穩(wěn)壓電路，該模塊可以通過(guò)設(shè)置接收機(jī)不同的地址，進(jìn)行識(shí)別不同的無(wú)線(xiàn)模塊，程序編寫(xiě)十分方便。工作方式主要有四種：收發(fā)、配置、空閑、關(guān)機(jī)等模式。所有的RF相關(guān)通信協(xié)議都必須由用戶(hù)在單片機(jī)里面編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)。

圖2　無(wú)線(xiàn)模塊電路

3　軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序由溫度測(cè)量部分、無(wú)線(xiàn)收發(fā)通信協(xié)議、顯示和控制等組成。程序按照DS18B20工作時(shí)序要求設(shè)計(jì)好模擬時(shí)序，完成初始化、讀和寫(xiě)等操作。無(wú)線(xiàn)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(cè)量和無(wú)線(xiàn)收發(fā)的功能。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了無(wú)線(xiàn)溫度測(cè)量裝置的系統(tǒng)方案，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和電路的控制，具有電路簡(jiǎn)單、成本低廉、性能好等優(yōu)點(diǎn)，是具有較好實(shí)用價(jià)值的電子裝置。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)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(zhuān)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。