基于ATmega16單片機和nRF905的無線溫度監(jiān)測裝置設計

李紅衛(wèi)+張寬+賀成彬

摘 要：為了方便，可靠，實時的對現(xiàn)場溫度進行監(jiān)測，設計了一種基于ATmega16單片機和nRF905的無線溫度監(jiān)測裝置。裝置分為監(jiān)測端和顯示端，監(jiān)測端采用單總線溫度數(shù)字傳感器DS18B20進行準確測溫，測量值通過nRF905發(fā)送給顯示端。顯示端顯示溫度值和編號，并可發(fā)出聲光報警。整個裝置設計簡單，實用，可以在各種復雜的工業(yè)現(xiàn)場準確的進行數(shù)據(jù)采集和顯示。

關鍵詞：ATmega16單片機；nRF905；溫度監(jiān)測

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

0 引言

環(huán)境的溫度檢測在水泥，通等行業(yè)有著重要意義，傳統(tǒng)的溫度測量大多采用有線傳輸，這種方式增加了項目成本和施工難度，無線傳輸是通過空氣來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不存在上述問題。本裝置的溫度監(jiān)測方案是以ATmega16為核心，將測量出的溫度值通過nRF905發(fā)送，顯示端顯示溫度值。利用nRF905無線收發(fā)模塊可以方便的組建溫度監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)多點溫度的測量。

1 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計

（1）系統(tǒng)的總體方案。監(jiān)測系統(tǒng)主要包括六大模塊：單片機控制模塊，nRF905無線收發(fā)模塊，測溫模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊，電源模塊，聲光報警模塊。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LM7805穩(wěn)壓得到，如圖2所示。對于發(fā)送端可以采用9V電池供電，而接收端存在數(shù)據(jù)顯示和聲光報警模塊，可以采用9V的開關電源。

（3）單片機控制模塊。本系統(tǒng)采用的高性能，低功耗的8位ATmega16單片機作為主控芯片，具有512字節(jié)的EEPROM，1K字節(jié)的SRAM。內含的16K字節(jié)的閃存程序存儲器，可重復擦寫至少1000次。同時具有8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的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無線收發(fā)模塊。nRF905無線收發(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ISM頻段。采用高效的GPSK調制方式，，更適合在復雜的工業(yè)現(xiàn)場工作。可直接與單片機的SPI接口連接使用，編程十分方便。

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

2 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計

（1）nRF905的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受過程。當單片機讀取到溫度數(shù)據(jù)后，通過SPI接口，將數(shù)據(jù)傳遞給nRF905 ，單片機置高TRX_CE和TX_EN引腳來激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式。當檢測到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)送過程結束，將自動進入空閑模式。單片機將TRX_CE引腳設為高電平，TX_EN引腳設為低電平，保持650us后，nRF905進入ShockBurstTM接受模式，如果CD引腳被置為高電平，表明nRF905監(jiān)測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將自動移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把數(shù)據(jù)準備好引腳DR置高。單片機將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進入ShockBurstTM接收模式。具體流程圖如圖2所示。

3 結束語

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

參考文獻：

[1]趙麗娟，邵欣，房世平.基于單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].機械制造，2006（01）.

[2]張軍.AVR單片機應用系統(tǒng)開發(fā)典型實例[M].北京：國電力出版社，2005.

作者簡介：李紅衛(wèi)（1988-），男，山東萊蕪人，主要從事：PLC單片機的設計開發(fā)。endprint