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    無線溫度測量裝置設(shè)計

    2016-07-01 01:39:39邵陽學(xué)院胡恩賜許建明
    電子世界 2016年10期
    關(guān)鍵詞:無線傳輸單片機溫度

    邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

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    無線溫度測量裝置設(shè)計

    邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

    【摘要】溫度測量裝置是生產(chǎn)生活中最常見的測量設(shè)備,為了降低功耗,本文選用STC89C52RC單片機作為控制核心的無線溫度測量儀設(shè)計。溫度傳感器選用DS18B20,可以提高測量精度和可靠性,將收集到溫度數(shù)據(jù)通過nRF24L01無線傳輸模塊,進行無線傳輸,將測量溫度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)缴衔粰C,在上位機的LCD顯示器上顯示被測的溫度值,經(jīng)過硬件和軟件測試,具有無線數(shù)據(jù)傳輸、測量結(jié)果準確、測量場合多樣等特點。

    【關(guān)鍵詞】溫度;單片機;無線傳輸

    傳統(tǒng)的溫度測量設(shè)備采用有線傳輸信號,具有性能不穩(wěn)定、適用場合單一等缺點。而采用無線溫度測量裝置能夠有效的改善有線測量設(shè)備的線材長短、適用場合單一等問題。因此設(shè)計無線溫度測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。無線模塊、LCD顯示、控制模塊、單片機等組成上位機系統(tǒng),溫度傳感器、無線模塊、LCD顯示、受控模塊、單片機等組成下位機系統(tǒng)。溫度傳感器采集溫度信息送到單片機進行處理,利用無線模塊進行發(fā)射,在上位機的無線模塊接收下位機發(fā)射的溫度信息。利用單片機進行處理,通過LCD顯示器顯示被測溫度值,同時可以控制控制模塊或發(fā)射控制指令對受控電路進行控制等,實現(xiàn)無線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

    2.1溫度傳感器

    本設(shè)計采用DS18B20單總線傳感器進行溫度采集,具有電路簡單、測量范圍廣、精度較高、成本低等特點,是現(xiàn)代溫度測量和控制系統(tǒng)中最常見的溫度傳感器之一。由于采用單總線結(jié)構(gòu),單片機只需一根I/O線就可以跟傳感器進行數(shù)據(jù)通信,簡化電路。又由于DS18B20直接輸出溫度的數(shù)字信號,單片機可以直接進行處理,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。在單片機控制系統(tǒng)中液晶顯示電路是常見的顯示電路,容易實現(xiàn)模塊化程序,電路連接簡單,容易實現(xiàn)。此設(shè)計中選用LCD1602作為顯示部分,經(jīng)測試效果良好,完全符合設(shè)計的基本要求。

    2.3無線模塊

    本設(shè)計采用nRF24L01作為無線收發(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)。屬于單片式的無線收發(fā)器,無線收發(fā)器內(nèi)部包含頻率發(fā)生器、調(diào)制解調(diào)器、功放、晶振及增強型“SchockBurst”模式控制器等。無線收發(fā)器連接電路如圖2所示。2.4GHz為全球開放的ISM頻段,可以免許可證,由于保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,內(nèi)置專門的穩(wěn)壓電路,該模塊可以通過設(shè)置接收機不同的地址,進行識別不同的無線模塊,程序編寫十分方便。工作方式主要有四種:收發(fā)、配置、空閑、關(guān)機等模式。所有的RF相關(guān)通信協(xié)議都必須由用戶在單片機里面編寫程序?qū)崿F(xiàn)。

    圖2 無線模塊電路

    3 軟件設(shè)計

    本系統(tǒng)程序由溫度測量部分、無線收發(fā)通信協(xié)議、顯示和控制等組成。程序按照DS18B20工作時序要求設(shè)計好模擬時序,完成初始化、讀和寫等操作。無線收發(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,完成溫度測量和無線收發(fā)的功能。

    4 結(jié)束語

    本文設(shè)計了無線溫度測量裝置的系統(tǒng)方案,可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和電路的控制,具有電路簡單、成本低廉、性能好等優(yōu)點,是具有較好實用價值的電子裝置。

    參考文獻

    [1]江世明,許建明,朱群峰,申壽云.單片機原理及應(yīng)用[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2013.

    [2]韓克,薛迎霄.單片機應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

    [3]王東鋒,王會良等.單片機C語言應(yīng)用100例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

    作者簡介:

    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。

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