基于ATmega16單片機(jī)和nRF905的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)

李紅衛(wèi)+張寬+賀成彬

摘 要：為了方便，可靠，實(shí)時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)了一種基于ATmega16單片機(jī)和nRF905的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)裝置。裝置分為監(jiān)測(cè)端和顯示端，監(jiān)測(cè)端采用單總線溫度數(shù)字傳感器DS18B20進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫，測(cè)量值通過(guò)nRF905發(fā)送給顯示端。顯示端顯示溫度值和編號(hào)，并可發(fā)出聲光報(bào)警。整個(gè)裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，實(shí)用，可以在各種復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示。

關(guān)鍵詞：ATmega16單片機(jī)；nRF905；溫度監(jiān)測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.050

0 引言

環(huán)境的溫度檢測(cè)在水泥，通等行業(yè)有著重要意義，傳統(tǒng)的溫度測(cè)量大多采用有線傳輸，這種方式增加了項(xiàng)目成本和施工難度，無(wú)線傳輸是通過(guò)空氣來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不存在上述問(wèn)題。本裝置的溫度監(jiān)測(cè)方案是以ATmega16為核心，將測(cè)量出的溫度值通過(guò)nRF905發(fā)送，顯示端顯示溫度值。利用nRF905無(wú)線收發(fā)模塊可以方便的組建溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)的總體方案。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括六大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊，nRF905無(wú)線收發(fā)模塊，測(cè)溫模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊，電源模塊，聲光報(bào)警模塊。如圖1所示。

（2）電源模塊。本系統(tǒng)需要用到5V電壓，可以通過(guò)LM7805穩(wěn)壓得到，如圖2所示。對(duì)于發(fā)送端可以采用9V電池供電，而接收端存在數(shù)據(jù)顯示和聲光報(bào)警模塊，可以采用9V的開(kāi)關(guān)電源。

（3）單片機(jī)控制模塊。本系統(tǒng)采用的高性能，低功耗的8位ATmega16單片機(jī)作為主控芯片，具有512字節(jié)的EEPROM，1K字節(jié)的SRAM。內(nèi)含的16K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器，可重復(fù)擦寫至少1000次。同時(shí)具有8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益的ADC。其次其具有睡眠模式，空閑模式，掉電模式和省電模式。

（4）nRF905無(wú)線收發(fā)模塊。nRF905無(wú)線收發(fā)芯片是由挪威NORDIC公司推出的低于1GHZ的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V，待機(jī)模式下電流僅為12.5μA。 32腳的QFN封裝，可以工作于433/868/915MHZ三個(gè)ISM頻段。采用高效的GPSK調(diào)制方式，，更適合在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作?？芍苯优c單片機(jī)的SPI接口連接使用，編程十分方便。

（5）測(cè)溫模塊。本裝置的測(cè)溫模塊采用的是單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，無(wú)需外加AD轉(zhuǎn)換電路就可以將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，只需要一根線即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的雙向通訊。其 溫度測(cè)量范圍為-55℃～125℃，測(cè)溫的分辨率為0.0625℃。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

（1）nRF905的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受過(guò)程。當(dāng)單片機(jī)讀取到溫度數(shù)據(jù)后，通過(guò)SPI接口，將數(shù)據(jù)傳遞給nRF905 ，單片機(jī)置高TRX_CE和TX_EN引腳來(lái)激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式。當(dāng)檢測(cè)到AUTO_RETRUN引腳為高電平，nRF905將不斷重發(fā)數(shù)據(jù)，如果TRX_CE引腳變成低電平，表明nRF905發(fā)送過(guò)程結(jié)束，將自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。單片機(jī)將TRX_CE引腳設(shè)為高電平，TX_EN引腳設(shè)為低電平，保持650us后，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接受模式，如果CD引腳被置為高電平，表明nRF905監(jiān)測(cè)到了和接收頻率相同的載波，此后如果AM引腳也被置高，表明接收到了有效地址。nRF905將自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳DR置高。單片機(jī)將TRX_CE引腳置為低電平，然后讀取接收到的溫度值。最后將AM和DR引腳置為低電平，以便nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式。具體流程圖如圖2所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本裝置用到了4個(gè)DS18B20，首先將各個(gè)DS18B20編號(hào)，然后放到一個(gè)25℃的恒溫箱中，然后用手按住第一個(gè)DS18B20，幾秒鐘后，第一個(gè)DS18B20的溫度為32.5℃，明顯高于其他三個(gè)。并以此類推，分別得到用手按的溫度是32.8℃，32.3℃和32.1℃。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，監(jiān)測(cè)端可準(zhǔn)確的測(cè)量溫度并將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，顯示端可以正確的顯示編號(hào)和溫度值。在空曠區(qū)域有效距離可達(dá)200m，在有墻壁阻礙的建筑物內(nèi)，有效距離為50m左右。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗娟，邵欣，房世平.基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)械制造，2006（01）.

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作者簡(jiǎn)介：李紅衛(wèi)（1988-），男，山東萊蕪人，主要從事：PLC單片機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。endprint