基于單片機的多點無線溫度監控系統

陜西航空職業技術學院 劉曉春

基于單片機的多點無線溫度監控系統

陜西航空職業技術學院 劉曉春

溫度在人們的日常生活和工業生產中都是非常重要的信息，目前常見的是單點溫度信息的采集，但是在很多情況下，我們需要知道多點的溫度信息。傳統的方法采用直接布線進行溫度測量，但是這種方法線路復雜，易受干擾，準確性差，后期難以維護。因此本文采用無線模塊和精度較高的數字溫度傳感器，以單片機為控制核心進行多點溫度檢測。該系統具有功耗低，成本低，硬件電路簡單，無線測溫等優點。

溫度傳感器；無線模塊；無線測溫

1.總體方案設計

系統采用數字溫度傳感器DS18B20進行溫度測量，利用NRF24L01無線模塊完成主機與從機之間的通訊，主從MCU均采用STC89C52RC單片機。溫度顯示部分采用LGM12864液晶顯示屏。總體設計框圖見圖1：

圖1 總體設計框圖

2.系統硬件設計

本系統硬件主要由主機系統和從機系統兩大部分構成，主機系統主要包括主機MCU、液晶顯示模塊、報警電路和無線模塊。而從機可以根據實際需要制作多個，每一個從機系統包括從機MCU、無線模塊和多個溫度檢測模塊。

2.1 主控MCU

本設計中無論主機還是從機控制芯片均采用比較常見的單片機型號STC89C52RC，STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051 單片機，12 時鐘/機器周期和6 時鐘/機器周期可以任意選擇。工作電壓：5.5V～3.3V（5V 單片機）/3.8V～2.0V（3V 單片機）具有看門狗功能，通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現多個UART。工作溫度范圍：-40～+85℃（工業級）/0～75℃（商業級）具有掉電模式、空閑模式、正常工作模式，掉電模式可由外部中斷喚醒。

2.2 液晶顯示模塊

顯示模塊采用12864液晶顯示，是一種帶中文字庫的具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其顯示分辨率為128×64，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。

2.3 nRF24L01無線模塊

對于高頻電路走線方法要求很高，因此這里直接使用成品模塊，本設計選用了nRF24L01無線模塊。NRF24L01是一種新型單片射頻收發機設備，具有多種低功耗模式(斷電模式和空閑模式)，以便節能設計更方便。具有自動應答和自動再發射功能，數據傳輸率為l Mb/s或2Mb/s，供電電壓為1.9 V～3.6 V。此模塊與單片機的連接方法見圖2。此模塊在主機系統中用于接收，在從機系統中用于發射。從而完成主從機之間的無線通訊。

圖2 nRF24L01與單片機連接

2.4 主機報警電路

本系統主要功能是對多點溫度進行實時監控，一旦有哪一點溫度出現異常，主機需及時報警，本設計采用聲光報警，詳見圖3。

2.5 溫度檢測模塊

溫度檢測部分采用DS18B20，是Dallas公司生產的一線式數字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測溫分辨率可達0.0625℃，測量溫度范圍為 -55℃～+125℃，CPU只需一根端口線。與單片機的連接如圖4所示。

圖3 聲光報警電路

圖4 DS18B20與單片機連接

3.系統軟件

本系統涉及到多個單片機，這些單片機中有一個主機，其余是從機。所以軟件部分就包含了主機程序和從機程序。主機程序主要包括液晶的顯示程序、配置無線模塊為接收模式接收從機發送的溫度信息。從機程序主要包括溫度檢測軟和配置無線模塊為發送模式完成給主機發送溫度信息。其中溫度檢測軟件遵循單總線協議，MCU通過時序來寫入和讀出DS18B20中的數據。

[1]陳鋒,余強．基于nRF24L01的無線溫度監測系統[J]．工業控制計算機,2010,23(12):71-72．

[2]奚建榮．基于51單片機的多點溫度控制系統設計[J]．元器件與應用,2009．

[3]李智祥,陳瑞．多點溫度監控系統的設計[J]．現代電子技術,2009．

[4]李艷．基于AT89C51的多點溫度巡測及控制系統[J]．儀表技術與傳感器,2009．

[5]吳冬霞,陳天勝,王佳．基于MCS-51的多路溫度檢測系統的硬件設計[J]．黑龍江科技信息,2009(35)．