陜西航空職業(yè)技術學院 劉曉春

基于單片機的多點無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

陜西航空職業(yè)技術學院 劉曉春

溫度在人們的日常生活和工業(yè)生產中都是非常重要的信息，目前常見的是單點溫度信息的采集，但是在很多情況下，我們需要知道多點的溫度信息。傳統(tǒng)的方法采用直接布線進行溫度測量，但是這種方法線路復雜，易受干擾，準確性差，后期難以維護。因此本文采用無線模塊和精度較高的數(shù)字溫度傳感器，以單片機為控制核心進行多點溫度檢測。該系統(tǒng)具有功耗低，成本低，硬件電路簡單，無線測溫等優(yōu)點。

溫度傳感器；無線模塊；無線測溫

1.總體方案設計

系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行溫度測量，利用NRF24L01無線模塊完成主機與從機之間的通訊，主從MCU均采用STC89C52RC單片機。溫度顯示部分采用LGM12864液晶顯示屏?？傮w設計框圖見圖1：

圖1 總體設計框圖

2.系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)硬件主要由主機系統(tǒng)和從機系統(tǒng)兩大部分構成，主機系統(tǒng)主要包括主機MCU、液晶顯示模塊、報警電路和無線模塊。而從機可以根據(jù)實際需要制作多個，每一個從機系統(tǒng)包括從機MCU、無線模塊和多個溫度檢測模塊。

2.1 主控MCU

本設計中無論主機還是從機控制芯片均采用比較常見的單片機型號STC89C52RC，STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機，12 時鐘/機器周期和6 時鐘/機器周期可以任意選擇。工作電壓：5.5V～3.3V（5V 單片機）/3.8V～2.0V（3V 單片機）具有看門狗功能，通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART。工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）具有掉電模式、空閑模式、正常工作模式，掉電模式可由外部中斷喚醒。

2.2 液晶顯示模塊

顯示模塊采用12864液晶顯示，是一種帶中文字庫的具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其顯示分辨率為128×64，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。

2.3 nRF24L01無線模塊

對于高頻電路走線方法要求很高，因此這里直接使用成品模塊，本設計選用了nRF24L01無線模塊。NRF24L01是一種新型單片射頻收發(fā)機設備，具有多種低功耗模式(斷電模式和空閑模式)，以便節(jié)能設計更方便。具有自動應答和自動再發(fā)射功能，數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s，供電電壓為1.9 V～3.6 V。此模塊與單片機的連接方法見圖2。此模塊在主機系統(tǒng)中用于接收，在從機系統(tǒng)中用于發(fā)射。從而完成主從機之間的無線通訊。

圖2 nRF24L01與單片機連接

2.4 主機報警電路

本系統(tǒng)主要功能是對多點溫度進行實時監(jiān)控，一旦有哪一點溫度出現(xiàn)異常，主機需及時報警，本設計采用聲光報警，詳見圖3。

2.5 溫度檢測模塊

溫度檢測部分采用DS18B20，是Dallas公司生產的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測溫分辨率可達0.0625℃，測量溫度范圍為 -55℃～+125℃，CPU只需一根端口線。與單片機的連接如圖4所示。

圖3 聲光報警電路

圖4 DS18B20與單片機連接

3.系統(tǒng)軟件

本系統(tǒng)涉及到多個單片機，這些單片機中有一個主機，其余是從機。所以軟件部分就包含了主機程序和從機程序。主機程序主要包括液晶的顯示程序、配置無線模塊為接收模式接收從機發(fā)送的溫度信息。從機程序主要包括溫度檢測軟和配置無線模塊為發(fā)送模式完成給主機發(fā)送溫度信息。其中溫度檢測軟件遵循單總線協(xié)議，MCU通過時序來寫入和讀出DS18B20中的數(shù)據(jù)。

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