李紅衛+張寬+賀成彬
摘 要:為了方便,可靠,實時的對現場溫度進行監測,設計了一種基于ATmega16單片機和nRF905的無線溫度監測裝置。裝置分為監測端和顯示端,監測端采用單總線溫度數字傳感器DS18B20進行準確測溫,測量值通過nRF905發送給顯示端。顯示端顯示溫度值和編號,并可發出聲光報警。整個裝置設計簡單,實用,可以在各種復雜的工業現場準確的進行數據采集和顯示。
關鍵詞:ATmega16單片機;nRF905;溫度監測
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.050
0 引言
環境的溫度檢測在水泥,通等行業有著重要意義,傳統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送和接收數據,不存在上述問題。本裝置的溫度監測方案是以ATmega16為核心,將測量出的溫度值通過nRF905發送,顯示端顯示溫度值。利用nRF905無線收發模塊可以方便的組建溫度監測網絡,實現多點溫度的測量。
1 監測系統的硬件設計
(1)系統的總體方案。監測系統主要包括六大模塊:單片機控制模塊,nRF905無線收發模塊,測溫模塊,數據顯示模塊,電源模塊,聲光報警模塊。如圖1所示。
(2)電源模塊。本系統需要用到5V電壓,可以通過LM7805穩壓得到,如圖2所示。對于發送端可以采用9V電池供電,而接收端存在數據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字節的EEPROM,1K字節的SRAM。內含的16K字節的閃存程序存儲器,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無線收發模塊。nRF905無線收發芯片是由挪威NORDIC公司推出的低于1GHZ的單片射頻收發器,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現場工作??芍苯优c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字信號,只需要一根線即可實現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 監測系統的軟件設計
(1)nRF905的數據發送和接受過程。當單片機讀取到溫度數據后,通過SPI接口,將數據傳遞給nRF905 ,單片機置高TRX_CE和TX_EN引腳來激發nRF905的ShockBurstTM發送模式。當檢測到AUTO_RETRUN引腳為高電平,nRF905將不斷重發數據,如果TRX_CE引腳變成低電平,表明nRF905發送過程結束,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,然后把數據準備好引腳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,監測端可準確的測量溫度并將數據發送出去,顯示端可以正確的顯示編號和溫度值。在空曠區域有效距離可達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控系統的設計與實現[J].機械制造,2006(01).
[2]張軍.AVR單片機應用系統開發典型實例[M].北京:國電力出版社,2005.
作者簡介:李紅衛(1988-),男,山東萊蕪人,主要從事:PLC單片機的設計開發。endprint