無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計

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1、無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計1原理無線溫度采集系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無線溫度檢測裝置。本系統(tǒng)由傳感器和接收機(jī)，以及顯示芯片組成。傳感器部分由數(shù)字溫度傳感器芯片18B20，單片機(jī)89S52，低功耗射頻傳輸單元NRF905和天線等組成，傳感器采用電源供電；接收機(jī)無線接收來自傳感器的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理、保存后在LCD1602上顯示，所存儲的溫度數(shù)據(jù)可以通過串行口連接射頻裝置與接收端進(jìn)行交換。無線溫度的采集主要基于單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20芯片。Dallas半導(dǎo)體公司的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可

2、輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，支持3V~5.5V的電壓范圍，DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C。數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量，A/D轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)字量輸出，直接與微機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。既可用它組成單路溫度測量裝置，也可用它組成多路溫度測量裝置，文章介紹的單路溫度測量裝置已

3、研制成產(chǎn)品,產(chǎn)品經(jīng)測試在-10℃-70℃間測得誤差為0.25℃,80℃≤T≤105℃時誤差為0.5℃,當(dāng)T>105℃誤差為增大到1℃左右。溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸主要是基于低功耗射頻傳輸單元NRF905芯片。nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V，32引腳QFN封裝(5×5mm)，工作于433/868/915MHz三個ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻道，頻道之間的轉(zhuǎn)換時間小于650us。nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器，ShockBurstTM工作模式，自動處理字頭和CRC(

4、循環(huán)冗余碼校驗(yàn))，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11mA，工作于接收模式時的電流為12.5mA，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。nRF905片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊。經(jīng)過無線傳輸后，溫度數(shù)據(jù)信息將在1602液晶顯示芯片上進(jìn)行顯示，1602液晶顯示芯片采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，其中VSS為地電源，VDD接5V正電源，V0為液晶顯示器10對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對

5、比度。RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。本系統(tǒng)的溫度采集與顯示，無線的傳輸與對比均由單片機(jī)89S52來控制完成。相比較而言ATMEL公司的89S51更實(shí)用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用

6、電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為ATMELAT89xx做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了我們的勞動成果。系統(tǒng)原理框圖（略）。系統(tǒng)工作原理及詳細(xì)流程。首先，打開電源后，本系統(tǒng)由單片機(jī)89S52向單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20芯片發(fā)出指令進(jìn)行測溫，DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。?DS18B20

7、高速暫存器共9個存存單元，如表所示：序號寄存器名稱作???用序號寄存器名稱作?用0溫度低字節(jié)以16位補(bǔ)碼形式存放4、5保留字節(jié)1、21溫度高字節(jié)6計數(shù)器余值2TH/用戶字節(jié)1存放溫度上限7計數(shù)器/℃3HL/用戶字節(jié)2存放溫度下限8CRC10光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。DS1