无线温度测量装置设计

邵阳学院 胡恩赐 许建明 李 忠



无线温度测量装置设计

邵阳学院 胡恩赐 许建明 李 忠

【摘要】温度测量装置是生产生活中最常见的测量设备，为了降低功耗，本文选用STC89C52RC单片机作为控制核心的无线温度测量仪设计。温度传感器选用DS18B20，可以提高测量精度和可靠性，将收集到温度数据通过nRF24L01无线传输模块，进行无线传输，将测量温度数据无线传输到上位机，在上位机的LCD显示器上显示被测的温度值，经过硬件和软件测试，具有无线数据传输、测量结果准确、测量场合多样等特点。

【关键词】温度；单片机；无线传输

传统的温度测量设备采用有线传输信号，具有性能不稳定、适用场合单一等缺点。而采用无线温度测量装置能够有效的改善有线测量设备的线材长短、适用场合单一等问题。因此设计无线温度测量装置具有重要的意义。

1　系统工作原理

本系统由两部分组成。无线模块、LCD显示、控制模块、单片机等组成上位机系统，温度传感器、无线模块、LCD显示、受控模块、单片机等组成下位机系统。温度传感器采集温度信息送到单片机进行处理，利用无线模块进行发射，在上位机的无线模块接收下位机发射的温度信息。利用单片机进行处理，通过LCD显示器显示被测温度值，同时可以控制控制模块或发射控制指令对受控电路进行控制等，实现无线温度采集和控制的功能。该系统的电路框图如图1所示。

图1　系统框图

2　硬件系统设计

2.1温度传感器

本设计采用DS18B20单总线传感器进行温度采集，具有电路简单、测量范围广、精度较高、成本低等特点，是现代温度测量和控制系统中最常见的温度传感器之一。由于采用单总线结构，单片机只需一根I/O线就可以跟传感器进行数据通信，简化电路。又由于DS18B20直接输出温度的数字信号，单片机可以直接进行处理，不需A/D转换，电路的效率得到了大大提高。

2.2LCD显示电路

由于本系统只需要显示温度信息，内容不多，为节省成本采用液晶显示电路，液晶显示器稳定性好、字迹清晰、成本低，现已广泛应用在便携式电子产品中。在单片机控制系统中液晶显示电路是常见的显示电路，容易实现模块化程序，电路连接简单，容易实现。此设计中选用LCD1602作为显示部分，经测试效果良好，完全符合设计的基本要求。

2.3无线模块

本设计采用nRF24L01作为无线收发模块，nRF24L01的生产商为NORDIC，工作频率范围为2.4GHz～2.5GHz，处于ISM 频段内。属于单片式的无线收发器，无线收发器内部包含频率发生器、调制解调器、功放、晶振及增强型“SchockBurst”模式控制器等。无线收发器连接电路如图2所示。2.4GHz为全球开放的ISM频段，可以免许可证，由于保障数据传输的正确性，内置专门的稳压电路，该模块可以通过设置接收机不同的地址，进行识别不同的无线模块，程序编写十分方便。工作方式主要有四种：收发、配置、空闲、关机等模式。所有的RF相关通信协议都必须由用户在单片机里面编写程序实现。

图2　无线模块电路

3　软件设计

本系统程序由温度测量部分、无线收发通信协议、显示和控制等组成。程序按照DS18B20工作时序要求设计好模拟时序，完成初始化、读和写等操作。无线收发模块程序按照发送或者接收的控制要求完成收发通信协议，完成温度测量和无线收发的功能。

4　结束语

本文设计了无线温度测量装置的系统方案，可以实现无线数据传输和电路的控制，具有电路简单、成本低廉、性能好等优点，是具有较好实用价值的电子装置。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海：上海交通大学出版社，2013.

［2］韩克，薛迎霄.单片机应用技术［M］.北京：电子工业出版社，2013.

［3］王东锋，王会良等.单片机C语言应用100例［M］.北京：电子工业出版社，2009.

作者简介：

胡恩赐（1994—），男，湖南娄底人，大学本科，现就读于电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。