無線溫度測量裝置設計

邵陽學院 胡恩賜 許建明 李 忠

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無線溫度測量裝置設計

邵陽學院 胡恩賜 許建明 李 忠

【摘要】溫度測量裝置是生產生活中最常見的測量設備，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，將收集到溫度數據通過nRF24L01無線傳輸模塊，進行無線傳輸，將測量溫度數據無線傳輸到上位機，在上位機的LCD顯示器上顯示被測的溫度值，經過硬件和軟件測試，具有無線數據傳輸、測量結果準確、測量場合多樣等特點。

【關鍵詞】溫度；單片機；無線傳輸

傳統的溫度測量設備采用有線傳輸信號，具有性能不穩定、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備的線材長短、適用場合單一等問題。因此設計無線溫度測量裝置具有重要的意義。

1　系統工作原理

本系統由兩部分組成。無線模塊、LCD顯示、控制模塊、單片機等組成上位機系統，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。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射，在上位機的無線模塊接收下位機發射的溫度信息。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射控制指令對受控電路進行控制等，實現無線溫度采集和控制的功能。該系統的電路框圖如圖1所示。

圖1　系統框圖

2　硬件系統設計

2.1溫度傳感器

本設計采用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，是現代溫度測量和控制系統中最常見的溫度傳感器之一。由于采用單總線結構，單片機只需一根I/O線就可以跟傳感器進行數據通信，簡化電路。又由于DS18B20直接輸出溫度的數字信號，單片機可以直接進行處理，不需A/D轉換，電路的效率得到了大大提高。

2.2LCD顯示電路

由于本系統只需要顯示溫度信息，內容不多，為節省成本采用液晶顯示電路，液晶顯示器穩定性好、字跡清晰、成本低，現已廣泛應用在便攜式電子產品中。在單片機控制系統中液晶顯示電路是常見的顯示電路，容易實現模塊化程序，電路連接簡單，容易實現。此設計中選用LCD1602作為顯示部分，經測試效果良好，完全符合設計的基本要求。

2.3無線模塊

本設計采用nRF24L01作為無線收發模塊，nRF24L01的生產商為NORDIC，工作頻率范圍為2.4GHz～2.5GHz，處于ISM 頻段內。屬于單片式的無線收發器，無線收發器內部包含頻率發生器、調制解調器、功放、晶振及增強型“SchockBurst”模式控制器等。無線收發器連接電路如圖2所示。2.4GHz為全球開放的ISM頻段，可以免許可證，由于保障數據傳輸的正確性，內置專門的穩壓電路，該模塊可以通過設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、配置、空閑、關機等模式。所有的RF相關通信協議都必須由用戶在單片機里面編寫程序實現。

圖2　無線模塊電路

3　軟件設計

本系統程序由溫度測量部分、無線收發通信協議、顯示和控制等組成。程序按照DS18B20工作時序要求設計好模擬時序，完成初始化、讀和寫等操作。無線收發模塊程序按照發送或者接收的控制要求完成收發通信協議，完成溫度測量和無線收發的功能。

4　結束語

本文設計了無線溫度測量裝置的系統方案，可以實現無線數據傳輸和電路的控制，具有電路簡單、成本低廉、性能好等優點，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.單片機原理及應用［M］.上海：上海交通大學出版社，2013.

［2］韓克，薛迎霄.單片機應用技術［M］.北京：電子工業出版社，2013.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應用100例［M］.北京：電子工業出版社，2009.

作者簡介：

胡恩賜（1994—），男，湖南婁底人，大學本科，現就讀于電子科學與技術專業。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。