温度数据无线传输系统
摘要
本课题主要介绍AT89C51单片机与DS18B20数字温度传感器的多点温度测量系统。该系统利用AT89C51单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能。该系统具有硬件组成简单、多点温度检测、读数方便、精度高、测温范围广等特点。在实际生活中得到了广泛的运用。它以AT89C51单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20实现多点温度检测。检测精度可以达到0.5°C。该系统采用了nRF905为无线传输芯片。液晶为显示模块。能形象直观的显示出各个点的温度。
关键词：数字温度传感器、AT89C51、温度采集。
1 绪论
1.1 课题的背景和来源
无线通信在野外机动设备或人们不方便到达的现场的地方得到了越来越广泛的应用，如高空或者边远地区的无人气象探测、交通运输管理、野战军事装备、野外无人值守的采油井都是其典型应用。其中的微功率短距离无线通信技术，近几年来更得到了迅速发展。有很多厂商推出了各种专用芯片射频收发器。再加上微控制器和少量外围期间就可以构成专用或通用的无限通信模块。通常射频芯片采用GFSK(高斯频移键控)调制方式，通信模块包含简单同名的数据传输协议或使用简单的加密协议，这样，用户不必对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要一句命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能。因无线通信模块具有功率小、开发简单快速的有点，从而在工业和民用等领域得到了广泛应用。
随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展。在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机来代替人工测量，这样即省时又省力。已经农业生产中，经常要用到温度检测以及控制，传统的测温原件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。
1.2 课题内容及研究方向
本课题所研究的多点温度无线测量系统是短距离无线通信技术在
温度测量方面的具体应用。该系统属于无线通信系统，因此也需要对数据可靠性进行研究。主要研究内容如下：
1)由于本文章采用了数字式温度传感器，在硬件电路和软件
程序设计时，一定要增加抗干扰措施，提高系统的抗干扰
能力，保证系统的稳定；
2)在硬件设计时，结构要尽量简单使用、易于实现，应尽量
使用各种总线技术，以节约系统有限的I/O资源，并使系
统电路尽量简单；
3)软件设计必须要有完善的思路，要充分考虑到各传感器和
无限收发器的时序，做到程序简单，调试方便；
4)通过软件设计，尽量降低无线传输的误码率
2 系统方案设计
2.1 方案设计
方案一：该方案由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、液晶显示电路、集成功率放大器。
本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将检测的温度变化转换成相应的电流变化，再通过电路转化成电压的变化，使用元放大器将信号放大，最后通过AD转换器转换成数字信号传送给单片机。单片机将AD传送过来的信号处理之后用液晶显示。
图2.1 方案一温度采集系统方案流程图方案二：该方案采用了AT89C51单片机为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量传感器，液晶显示电路、nRF无线传输模块、采用多个温度传感器进行多点温度采集。
图2.2 方案二温度采集系统方案流程图
2.2 方案比较
方案一采用模拟温度传感器，转换过程需要运用运放和AD 转换然后才能传给处理器，它虽然控制简单，但是电路复杂，不容易实现多点温度监控。由于运用多个分立原件和AD 转换器，容易出现较大数据偏差。因此此方案不可取。
方案二采用的是智能温度传感器DS18B20，它能直接输出数字量，精度高，电路简单，采用单总线控制，只需要控制DS18B20的时序就能读取其检测温度。因此采用此方案。这个方案因为电路简单，所以程序方面会相对复杂，但是通过我们学过的C 语言编程，相信自己能完成这个任务。
3 硬件设计
对于多点无线温度采集系统来说，整个系统由数据采集端和数据接收端组成，两者通过无线信道通信。数据采集端负责数据的采集和发送，数据接收端负责数据的接收与处理，并送给显示模块显示。系统整体结构框图如图3.1所示。
图3.1 方案二温度采集系统方案流程图
数据采集端由温度传感器，单片机，无线模块构成。温度传感器将检测到的数字信号由单片机编码由无线模块打包发出。
数据接收端由无线模块，单片机，显示模块组成。数据接收收进行解码，然后将解出来的数据送至显示模块显示出来。
系统硬件实现简单，温度传感器使用DS18B20，无线模块采用nRF905，单片机选用AT89C51。
3.1 AT89C51简介
3.1.1 单片机工作原理
AT89C51是一种带4K 字节FLASH 储存器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只
读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1.主要特性
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程FLASH存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2.管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲
器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.1.2 AT89C51的晶振与复位电路
（1）振荡特性：
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
89C51的时钟是有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，需要在18和19脚外界石英晶体和振荡电容，振荡电容的取值一般为10-30pF。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接外部时钟，XTAL2脚悬空，因为使用外部时钟不太方便，这里我们选择片内时钟振荡方式，如图3.2所示
图3.2 晶体振荡管脚图
当时钟电路起振后，产生一定频率的时钟信号，单片机的CPU在时钟信号的控制下能一步一步完成自己的工作。
振荡周期：单片机外接石英晶体振荡器的周期。
状态周期：单片机完成一个最基本动作所需的时间轴其。
机器周期：单片机完成一次完整具有一定功能的动作所需的时间周期。
指令周期：执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要1~4个机器周期。
(2)89C51复位方式
实现复位操作，必须使RST引脚（9）保持两个机器周期以上的高电平。例如，若时钟频率为12MHz，每个机器周期为1us，则需要保持2us以上时间的高电平。复位有两种方式：上电复位和按钮复位。如图3.3所示
图3.3 上电复位与按钮复位。
3.2 DS18B20数字温度传感器简介
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20每个都具有一个唯一64位器件识别码，这样可以使多个DS18B20挂在同一条单总线系统上，并由一个微处理器来控制这些分布在一个较大区域内的很多DS18B20。因此，可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
3.2.1 DS18B20外形与引脚
图3.3 DS18B20外形以及引脚排列
3.2.2 DS18B20技术性能描述
1）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
2）测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
4）工作电源: 3~5V/DC
5）在使用中不需要任何外围元件
6）测量结果以9~12位数字量方式串行传送
7）不锈钢保护管直径
8）适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温
9）标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选
10）PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
3.2.3 DS18B20工作原理与内部结构
用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0，则温度寄存器（同样被预置到-55℃）的值增加，
表明所测温度大于-55℃。同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到 0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的的值来实现的。因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。 DS1820 内部对此计算的结果可提供 0.5℃的分辨力。温度以 16bit 带符号位扩展的二进制补码形式读出，表 1 给出了温度值和输出数据的关系。数据通过单线接口以串行方式传输。DS1820 测温范围-55℃~+125℃，以 0.5℃递增。如用于华氏温度，必须要用一个转换因子查找表。最高有效（符号）位被复制充满存储器中两字节温度寄存器的高 MSB 位，由这种“符号位扩展”产生出了示于表 1 的 16bit 温度读数。可用下述方法获得更高的分辨力。首先，读取温度值，将 0.5℃位（LSB）从读取的值中截去，这个值叫做 TEMP_READ。然后读取计数器中剩余的值，这个值是门周期结束后保留下来的值（COUNT_REMAIN）。最后，我们用到在这个温度下每度的计数值（COUNT_PER_C）。用户可以用下面的公式计算实际温度值：
图3.4 DS18B20温度计算公式
（1）DS18B20 内部结构图
DS18B20的内部结构框图如图3.5所示，64位ROM存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两个字节（0和1字节）的温度寄存器，用于存储温度触感的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发（TH）和下线警报触发（TL）寄存器（2和3字节）、和一字节的配置寄存器（4字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用。
第八字节含有循环冗余校验（CRC）。使用寄生电源时，DS18B20不需要提供额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上啦电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电。
图3.5 DS18B20内部结构框图
（2）DS18B20的命令序列
·初始化
·ROM命令跟随着需要交换的数据
·功能命令跟随着需要交换的数据
访问DS18B20必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应微处理器。
a.初始化
DS18B20所有的数据交换都又一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20发出的应答脉冲构成。当DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并准备工作。
b.ROM命令：
ROM命令通过每个期间64-bit的ROM码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上）与之进行通信。每个ROM 命令都是8bit长。
C.功能命令：
主机通过功能命令对DS18B20进行读写Scratchpad存储器，或者启动温度转换。
3.2.4 DS18B20在单片机系统中的应用
图3.6是使用单片机来访问多个单总线器件DS18B20温度传感器的电路图。
图3.6 DS18B20在单片机系统中的应用/********ds18b20********/
void fuwei() //复位
{
DQ=0;
delay(80);
DQ=1;
delay(8);
x=DQ;
delay(4);
}
void dsxie(uchar dat) //DS18b20写。
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ=0;
DQ=dat & 0x01;
delay(4);
DQ=1;
dat>>=1;
}
delay(4);
}
uchar dsdu() //DS18b20读
{
uchar val,i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ=0;
val>>=1;
DQ=1;
if(DQ)
val|=0x80;
delay(4);
}
return val;
}
uchar ds18b20() //DS18b20 启动
{
uchar a,b;
fuwei();
dsxie(0xcc);
dsxie(0x44);
fuwei();
dsxie(0xcc);
dsxie(0xbe);
a=dsdu();
b=dsdu();
b<<=4;
b+=(a&0xf0)>>4;
return b;
}
3.3 nRF905概述
nRF905单片无线收发器是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装（5mm×5mm），工作于433/868/915MHz3个ISM频道（可以免费使用）。nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。nRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。易于实现功率管理。由于它收发可靠，使用方便，所以在工业控制，消费电子等各领域都具有广阔的应用前景。
nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器和功率放大器等模块，曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，用户无须对数据进行曼彻斯特编码，因此，使用非常方便。nRF905的内部结构图如图3.7所示
。
图3.7 nRF905的内部结构
3.3.1工作模式
nRF905 有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是 ShockBurstTM 接收模式和 ShockBurstT M发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905 的工作模式由TRX_CETX_EN和PWR_UP三个引脚决定，详见图3.8。
图3.8
ShockBurstTM 模式
与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片内进行，数据速率由微控制器配置的 SPI 接口决定，数据在微控制器中低速处理，但在nRF905中高速发送，因此中间有很长时间的空闲，这很有利于节能。由于nRF905工作于 ShockBurstTM 模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。在ShockBurstTM 接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后，地址匹配 (AM) 和数据准备好 (DR) 两引脚通知微控制器。在 ShockBurstTM 发送模式， nRF905自动产生字头和 CRC 校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。由以上分析可知，nRF905 nRF905 nRF905 nRF905 的 ShockBurstT M收发模式有利于节约存储器和微控制器资源，同时也减小了编写程序的时间。下面具体详细分析nRF905的发送流程和接收流程。
(1)发送流程
典型的nRF905发送流程分以下几步：
A. 当微控制器有数据要发送时，通过 SPI 接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据传送给nRF905，SPI 接口的速率在通信协议和器件配置时确定；
B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN ，激发nRF905的ShockBurstTM 发送模式；
C. nRF905的 ShockBurstTM 发送：
·射频寄存器自动开启；
·数据打包 ( 加字头和 CRC 校验码 ) ；
·发送数据包；
·当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；
D. AUTO_RETRAN 被置高，nRF905不断重发，直到 TRX_CE 被置低；
E. 当 TRX_CE 被置低， nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。ShockBurstTM 工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN 和 TX_EN 引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，nRF905才能接受下一个发送数据包。
Void TxPacket(void)
{
TX_EN = 1;
CSN = 0;
…… //写发送地址，后面跟4字节地址
CSN = 1;
_NOP_();_nop_();
CSN = 0;
……//发送数据命令，后面跟三字节数据
CSN = 1;
_NOP_();_nop_();
TRX_CE = 1; //设置为发送模式；
Dellay(50); //等待发送
TRX_CE = 0;
While(!DR);
}
（2）接收流程
A. 当TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurstTM接收模式；
B. 650us 后，nRF905不断监测，等待接收数据；
C. 当nRF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；
D. 当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高；
E. 当一个正确的数据包接收完毕， nRF905自动移去字头、地址和CRC 校验位，然后把数据准备好引脚置高
F. 微控制器把 TRX_CE 置低， nRF905进入空闲模式；
G. 微控制器通过 SPI 口，以一定的速率把数据移到微控制器内；
H. 当所有的数据接收完毕，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；
I. nRF905此时可以进入 ShockBurstTM 接收模式、ShockBurstTM 发送模式或关机模式。当正在接收一个数据包时， TRX_CE 或 TX_EN 引脚的状态发生改变， nRF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其就知道nRF905
正在接收数据包，其可以决定是让nRF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。
Void Rxpaeket(void)
{
uchar i;
i = 0;
while(DR)
{
TxRxBuffp[i]=SpiRead();
i++;
}
3.3.3 应用电路
nRF401的应用电路如图3.9
图3.9
3.4 显示电路
显示模块采用了一块1602LCD为显示元件。外加一些电位器和排阻。void lcdcom(uchar com) //写指令子程序
{
LCDRS=0;
P0=com;
delay(5);
LCDEN=1;
delay(5);
LCDEN=0;
}
void lcddat(uchar dat) //写数据子程序
{
LCDRS=1;
P0=dat;
delay(5);
LCDEN=1;
delay(5);
LCDEN=0;
}
void DisPlay()
{
uchar num;
LCDRW=0; //RW=1为读，RW=0为写。
lcdcom(0x38);
lcdcom(0x0e);
lcdcom(0x06);
lcdcom(0x80+0x03);
for(num=0;num<3;num++)
{
lcddat(table[num]);
delay(10);
}
lcdcom(0x80+0x45);
for(num=0;num<2;num++)
{
lcddat(table1[num]);
delay(10);
}
}
四系统软件设计
本系统的软件部分采用C51变成，在Keil环境下运行。Keil软件是标准的51单片机集成开发环境。即可以实现软件编译，也可以配合方针模块实现硬件仿真。
4.1 系统整体软件框图
编程时候需要有清晰的设计思路，系统软件流程图如图4.1所示：
图4.1
4.2 多点温度的巡回测量
开关K1打开，将T断开处街上。由于已经在上面获取了多个DS18B20的ROM代码并在89C51单片机内部的EEPROM中建立了测量位置和传感器64位ROM代码之间的关系表，因此对多个温度的巡回测量的步骤如下
1）发跳过ROM命令CCH
2）启动所有在线DS18B20进行温度转换命令44H
3）延迟1s
4）发送匹配ROM命令55H
5）按照EEPROM中建立的关系表取出64为ROM代码发送到单总线。
6）发送读温度命令BEH，读取温度值。
7）进行CRC效验和数据处理后送至液晶显示。
流程图：
图4.2 多点温度测量流程图
4.3 显示流程图
图4.3
五结论
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获用是巨大的，在这个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作的信心，相信会对今后的学习工作有给重要的影响，而且大大提高了动手能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦，虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
[1]唐继贤《51单片机工程应用实例》
[2]郑启忠《数字温度传感器DS18B20及无线温度系统设计》
[3]李春杰《基于一种新型嵌入式系统芯片的无限数据采集系统的设计》
为了远程监控实时温度数据，利用温度传感器DS18B20的特点，与AT89C51单片机构成实时温度检测系统，并通过LED数码管显示。利用无线传输模块SRWF-1的特点，与单片机构成数据传输部分，将所测量的温度无线传输发送给上位机。给出了DS18B20，SRWF-1分别和AT89-C51所构成系统的应用电路和部分程序。通过无线模块的引入，能较好地实现远程温度检测系统。 0 引言 随着数字化脚步的加快，越来越多的数字化产品取代了原有的机械式仪表，从而大大提高了数据的准确率。然而，多数情况下，温度的采集过程只在现场实时显示，在增加了工作量的同时，也可能会造成很多不便，如进入危险区域。因此，将无线网络应用在工业生产中，不仅能大大提高工作效率，同时也在一定程度上降低了劳动强度。 本设计基于以上两点，将工业生产中常用到的温度进行数字化，并通过无线模块将数据发送出去，在接收方利用无线接收设备接收实时的数据，从而大大降低劳动强度。 1 系统组成 系统由单片机、温度传感器、串口通信模块和无线传输模块等几部分组成。测温系统将测得的温度通过单片机在数码管上实时显示，同时，通过串口通信部分和无线模块将数据发送给上位机。系统结构如图1所示。 该设计以Atmel公司生产的单片机AT89C51为核心，以数字温度传感器DS18B20作为温度采集，以SRWF-1无线模块作为无线数据传输，从而构成整体系统。 1.1 单片机系统 系统采用A T89C51作为核心控制，配备4位共阴极数码管显示电路。AT89C51是Atmel公司推出的一种低功耗、高性能CMOS 8位微处理器，具有8 KB系统可编程FLASH 存储器;256 B RAM;32个I/O引脚，分为4个8位控制端口;看门狗定时器;2个数据指针;3个16位定时器/计数器;两级中断优先等级;可编程全双工串行传输端口;片内晶振及时钟电路;8个
无线测温技术方案 (基于EH技术) 1.EH技术说明 1.1. EH技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将EH技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2.基于EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1. 无线测温系统简介
基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89S52 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线,看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软
多对一/星型结构模块组合APC300 / RF5150超低功耗无线测温发射模块 APC250S 无线传感器接收模块 APC300超低功耗微功率无线传感器发射模块
APC300（RF5150）模块是专为无线测温产品设计的超低功耗微功率发射模块，模块采用了超低功耗单片机和高性能低功耗发射芯片，内置12bits高精度ADC，可以直接连接主流的各种数字与模拟传感器，如PT1000热敏电阻、DS18B20传感器等；用户无需编写无线与传感器部分的软件，也不需要额外的MCU和外围器件，只需将传感器直连到模块相应管脚即可使用。 图示，使用DS18B20传感器：
模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率，收发频率，发射功率，射频速率，发射间隔以及传感器类型等各种参数。 模块工作方式为定时采集传感器数据并发送直接收模块，发射间隔可通过软件及MCU 轻松设置，模块工作电压2.1-3.6V，完全为电池供电设计，在10mW发射功率下发射电流仅14mA，休眠功电流低至1.5uA，一节普通的的锂亚电池(如ER18505)工作寿命可达数年至十几年。 注意：模块分无中继与有中继两种，如无特别说明，将默认为无中继。 APC300 发射模块特点： ?700米传输距离 (3.125Kbps) ?频率425-450 ?发射功率最大10mW
?工作湿度：10%～90% (无冷凝) ?工作温度：-30℃- 85℃ ?休眠电流：1.5uA@2.1-3.6V(典型值),最大2.5uA ? 2.1-3.6V 宽电压工作范围 ?发射电流14mA@10dBm，待机电流1.5uA ?多频道可设，GFSK的调制方式 ?可设置定时采集时间间隔 ?可直接连接模拟与数字传感器 ?数年至十几年电池使用寿命 ?体积22.4mm x 15.9mm x 2.4mm APC250S 接收模块特点： ?1500 - 1800 米传输距离 ?工作频率410 - 440 MHz ?通讯频道以0.2MHz为步进，连续可调 ?工作湿度：10%～90% (无冷凝) ?工作温度：-30℃- 85℃ ?发射功率：100mW 可调），供电电压：3.4 - 5.5V ?电流消耗：20mA（接收），100mA（发射），3uA （休眠）?空中最大速度19.2K，最大串口速度57.6K ?UART接口 ?大于100个频道 ?GFSK的调制方式 ?高效的循环交织纠错编码，最大可纠24bits 连续突发错误 ?灵活的软件编程选项设置 ?超大的 2 × 256 bytes 数据缓冲区 ?体积：32.1 × 18.3 × 7.0 （mm） 应用： ?高压电力线，开关柜测温 ?农业大棚温湿度采集 ?生鲜，疫苗冷链物流 ?无线轴承，缸体及纺机温度监测 ?混凝土，矿井及隧道测温 ?仓储，图书馆和博物馆等温湿度监测 ?室内外温湿度监测 ?无线单向数据传输
目录 一、课程设计目的.................................................................................................................... - 1 - 二、课程设计题目及任务要求................................................................................................ - 1 - 1. 题目.............................................................................................................................. - 1 - 2. 任务要求...................................................................................................................... - 1 - 3. 设计流程图.................................................................................................................. - 1 - 三、电路分析............................................................................................................................ - 2 - 1．运用Proteus软件画出电路图如下.......................................................................... - 2 - 2．发送端电路设计分析.................................................................................................. - 3 - 3．接收端电路分析.......................................................................................................... - 4 - 4．键盘电路设计.............................................................................................................. - 5 - 四、程序分析............................................................................................................................ - 6 - 1．发送端程序.................................................................................................................. - 6 - 2．接收端程序................................................................................................................ - 19 - 五、硬件电路介绍.................................................................................................................. - 22 - 1． RS-232串口通信总线及其接口............................................................................... - 22 - 2． MAX232芯片............................................................................................................... - 23 - 3． 74LS245芯片............................................................................................................. - 24 - 4． DS18B20温度传感器................................................................................................. - 25 - 六、在课程设计过程中遇到的问题........................................................... 错误！未定义书签。 1.使用Protues软件画图时问题................................................. 错误！未定义书签。 2.程序编写遇到问题..................................................................... 错误！未定义书签。 七、总结....................................................................................................... 错误！未定义书签。
基于51单片机的远程温度显示的设计作者姓名：xx 专业班级：xxxx 指导教师：xx 摘要 温度检测广泛应用于生产、生活的各个方面，如食品、医药、仓库、文物等各类领域，通过远程温度的监测，可以保证了温度的实时监测，同时又节约了大量的人力，还能进行智能化的管理，对于生产效率的提高具有非常实际的作用。 本设计以STC89C52单片机为设计开发平台，结合DS18B20温度传感器、1602LCD 液晶显示、CC1101远程传输模块、按键几部分电路，构成了温度采集、温度传输与温度处理与显示系统。检测温度的范围为-40℃～+85℃，检测精度为0.5℃，无线传输距离300到500米，可达上千个节点的组网能力。 基于单片机的温度采集系统可以广泛应用于生活和工作中的各个领域，不仅具有信号误差小、操作简单、体积小、使用灵活等优点，并且可以方便的集成到其他系统中完成温度的实时监测。 关键词：CC1101远程传输模块；单片机；温度测量系统
Design of 51 microcontroller based remote temperature display Abstract：Temperature detection widely used in various fields of production, all aspects of life, such as food, medicine, warehouses, heritage, etc., through remote monitoring of temperature, can ensure the real-time monitoring of temperature, while saving a lot of manpower, but also for intelligent management, production efficiency for a very practical effect. The design STC89C52 microcontroller design and development platform, combined with DS18B20 temperature sensor, 1602LCD LCD, CC1101 remote transmission module, several key parts of the circuit, constitutes the temperature acquisition, transmission temperature and temperature processing and display system. Detecting the temperature range of -40 ℃~ +85 ℃, the detection accuracy of 0.5 ℃, the wireless transmission distance of 300-500 meters, capacity of up to thousands of nodes in the network. Microcontroller-based temperature acquisition system can be widely used in various fields of life and work, not only has the signal error is small, simple operation, small size, flexibility, etc., and can be easily integrated into other systems to complete real-time monitoring of temperature.temperature. Key words:CC1101 remote transmission module; SCM; temperature measurement system
毕业设计（论文） 基于NRF24L01无线温度测量系统的设计 与实现 教学系：信息工程系 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二零一二年六月
附件1 毕业设计(论文)任务书
附件2 毕业设计(论文)开题报告
注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成； 2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字； 3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标
目录 摘要 (1) ABSTRAC (2) 1 绪论 (3) 1.1 研究背景 (3) 1.2 课题的国内外研究状况 (3) 1.3 本课题的研究内容 (4) 2系统方案分析与选择论证 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.1.1 系统设计要求 (5) 2.1.2 主控芯片方案 (5) 2.1.3 无线通信模块方案 (5) 2.1.4 温度传感方案 (5) 2.1.5 显示模块方案 (6) 2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6) 2.2 系统方案确定 (6) 3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8) 3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8) 3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8) 3.1.2 引脚功能及描述 (8) 3.1.3 工作模式 (9) 3.1.4 工作原理 (9) 3.1.5 配置字 (10) 3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10) 3.2 温度采集端 (11) 3.2.1 采集单元 (11) 3.2.2 控制单元 (15) 3.2.3 显示单元 (19) 3.2.4 传输单元 (19)
一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于： （1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。
实习报告 课题：八路温度采集仪 日期：2015.8.3
目录： 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、实验步骤与结果 (3) 四、实验存在的问题 (14) 五、总结 (14) 六、附录（上位机、下位机） (14)
一、实验目的： 1、DXP与Labview软件的运用； 2、单片机编程的掌握； 3硬件的焊接与调试； 4、熟练运用和掌握原理图设计、PCB板的制作、元器件焊接与调试、虚拟仪器的使用。 二、实验内容： 运用单片机搭建一个小系统。此系统可以同时采集8路温度信息（由于硬件条件的限制，没人只有4个温度传感器，所以最后只能为四路温度采集），而此信息来自与8个DS18B20，同时循环显示于数码管。然后后期运用虚拟仪器Labview采集单片机所发送的温度信息进行处理，并形成完整的虚拟仪器。 三、实验步骤与结果: 1、原理图的设计 采集系统主要元器件介绍： STC89C52RC： STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选. 其I/O口、中断的运用可以参照89C51的任何类型。 DS18B20: DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有
课程设计 课程设计名称：温度采集装置 班级：数控技术0901 学号： 课程设计时间：2011.12.5—12.11
目录 1 设计任务 (2) 2 确定设计方案 (3) 2.1 温度传感器—AD22100K (3) 2.2 A/D转换器—ADC0809 (4) 2.3 单片机的选择—80C51 (6) 2.4 显示器接口—LED动态显示接口 (8) 3 硬件电路的设计 (10) 3.1 温度传感器与A/D转换器的接口电路 (10) 3.2 A/D转换器与89C51的接口电路 (10) 3.3 89C51与显示器间的接口电路 (11) 3.4 晶振电路和复位电路的设计 (12) 4 软件设计 (13) 4.1温度采集的主程序流程图 (13) 4.2 程序清单 (15) 5 心得体会 (20) 附录 (21) 温度采集装置 1、设计任务
设计一个温度采集系统，要求按1路/s的速度顺序检测8路温度点，测温范围为+20℃～+100℃，测量精度为±1%。要求用5位数码管显示温度，最高位显示通道号，次高位显示“—”，低三位显示温度值。 2、设计方案 2.1 温度传感器—AD22100K AD22100K是有信号调节的单片温度传感器，工作温度范围为-50～+150,信号调节不需要调节电路、缓冲器和线性化电路，简化了系统设计。输出温度与电压和电源电压的乘积（比率测量）成比例。输出电压摆幅为0.25V（对应-50℃）和4.75V（对应150℃），用5V单电源工作。 2.1.1 AD22100K的引脚图如2.1.1 图2.1.1 AD22100K的引脚图 注：1.V电源 4.GND接地 2.U输出 3、5～8 NC不连接
本科毕业论文（设计）题目无线温度测量系统设计 专业通信工程 作者姓名程丰收 学号2011201827 单位理工学院 指导教师黄慧 2015 年 6 月 教务处编
原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名：日期： 指导教师签名:日期：
１绪论.................................. 错误！未定义书签。 1.1 摘要 ................................................. ２ 1.2 选题依据和意义 (3) 1.3 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4) 1.4 无线传感器网络技术简介 (5) 1.5 未来前景展望 (6) 2 ZigBee协议简介 (7) 2.1 ZigBee的概述 (8) 2.2 ZigBee的网络基础 (9) 2.2.1 网络节点类型 (10) 2.2.2 网络拓扑形式 (11) 2.3 ZigBee的工作模式 (12) 3 核心板介绍 (13) 3.1 CC2530核心板 (14) 3.2 CC2530引脚描述 (11) 3.3 温度传感器介绍 (16) 3.3.1 DS18B20温度传感器特性 (12) 3.3.2 DS18B20管脚介绍 (18) 4 系统总体设计 (19)
一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在- 10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号，存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节，前2 字节为测得的温度信息，第 1 个字节为温度的低8 位，第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中，前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝；第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新；第6、7、8 个字节用于内部计算；第9 个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器，在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器，对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d3224803.html, 无线温度采集系统实现分析 作者：李佩张红李新娥 来源：《数字技术与应用》2012年第01期 摘要：介绍了一种以单片机为中心的无线数据采集方法和VB系统的计算机端的数据采集控制系统的实现过程。温度数据的无线传输模块采用Nordic公司的nRF905作为控制核心，实验开发板采用的是DD-900，PC通过VB的串口通信控件与无线模块进行通信，以达到实时数据采集的目的。 关键词：无线温度采集 VB DD-900 nRF905 中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0068-02 Abstract：Introduces a method of wireless tempreture acquisition by single-chip,and the achieve process of tempreture acquisition control system based on PC teminal by VB. Wireless transmisson unit adopt nRF905 produced by Nordic as control centre, and DD-900 as expriment unit.The communication between PC and wireless unit use Serial Interface communication control in VB,in order to achievement tempreture acquisition real-time. Key words：Wireless tempreture acquisition Visual Basic DD-900 nRF905 在生活中使用最多的温度参数被广泛地应用于科学研究和人们的日常生活等领域。针对恶劣环境的工业现场以及高科技的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。该方案主要是利用51单片机采集实时外界的温度，利用无线传输实现在VB上位机显示温度采集的结果，并对数据进行相应的对比和处理。 1、无线温度采集系统设计 1.1 无线温度采集的原理 无线温度采集的原理如下：温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往信号放大电路、低通滤波器以及A/D转换器（即信号调理电路），然后在单片机的控制下将 A/D转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中，并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机，在上位机模块中，发送来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调，最后通过接口芯片发送到PC机中进行显示和处理。 1.2 无线温度采集系统方案
无线测温技术方案 (基于 EH 技术) 1.EH 技术说明 1.1. EH 技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极 其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备 的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集 (EH) 也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热 或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH 技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等 )，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具 )，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非 常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将 EH 技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2. 基于 EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1.无线测温系统简介
单片机温度采集程序 用一片DS18B20 构成测温系统，测量的温度精度达到0.1 度，测量的温度的范围在－20 度到＋100 度之间，用8 位数码管显示出来。 由于DS18B20 是在一根I/O 线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20 的读时序 对于DS18B20 的读时序分为读0 时序和读1 时序两个过程。 对于DS18B20 的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15 秒之内就得释放单总线，以让DS18B20 把数据传输到单总线上。DS18B20 在完成一个读时序过程，至少需要60us 才能完成。 对于DS18B20 的写时序仍然分为写0 时序和写 1 时序两个过程。 对于DS18B20 写0 时序和写1 时序的要求不同，当要写0 时序时，单总线要被拉低至少60us ，保证DS18B20 能够在15us 到45us 之间能够正确地采样IO 总线上的“0 ”电平，当要写1 时
序时，单总线被拉低之后，在15us 之内就得释放单总线。 本程序实现温度的采集并且实时在数码管上显示出来。 具体程序如下： /*----------------------------------------------- 名称：18B20温度传感器 日期：2009.5 修改：无 内容：18B20单线温度检测的应用样例程序,请将18b20插紧， 然后在数码管可以显示XX.XC，C表示摄氏度，如显示25.3C表示当前温度25.3度 ------------------------------------------------*/ #include
基于Cortex-M3智能无线温度测量系统设计 钟鼎 （中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074） 摘要：设计了一种基于Cortex-M3内核的STM32F103RBT6为核心处理器的智能无线温度测量系统。系统采用 DS18B20数字温度传感器，并利用TC35I 模块接入GSM 网络，实现利用手机短信发送温度测量指令，手机短信接收 测量数据，该系统同时具有定时自检和温度报警功能，当处理器定时自检发现DS18B20出现故障时，系统会自动启用处理器内部温度传感器并短信报警。经实验证明，该系统测量精度最高可达0.0625度，适合在距离较远，不易布线的环境下使用。 关键词：Cortex-M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；温度测量中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2011）21-0183-03 Intelligent wireless temperature measurement system based on Cortex-M3 ZHONG Ding （Mechanical and Electronic Information Institute ，China University of Geosciences ，Wuhan 430074，China ） Abstract:A system uses STM32F103RBT6processor which based on Cortex -M3core.By using DS18B20to measurement the temperature and using TC35I module to connect to the GSM network ，It achieves a function that using short message to send commands and receiving the measurement data by short message.The system also has a self -test function ，when the processor found the DS18B20fails ，it will automatically enable internal temperature sensor and send alarm message.It is suitable for long distance condition with a high precision. Key words:Cortex -M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；temperature measurement 收稿日期：2011-08-20 稿件编号：201108066 作者简介：钟鼎（1983—），男，湖南长沙人，硕士，助理工程师。研究方向：网络通信与安全。 温度测量[1]在家居生活和工业生产控制等领域都有着广泛的使用，随着电子技术的飞速发展，应用领域还在不断的扩展，基于单片机控制的温度测量系统也相继被提出，随着 ARM 公司最新Cortex 系列内核的推出，基于Cortex-M3内核 的高性价比的处理器受到了客户广泛欢迎，而在我国，GSM 网络超过95%的覆盖率也为无线通信和远程控制创造了良好的媒介，在某些特殊环境下，比如不易布线或者布线距离较长环境下，都会使测量系统的成本升高，而且数据在长距离的传输过程中极易受到干扰，利用技术成熟成本相对较低的GSM 网络，不仅不受传输距离的限制，而且具有较好的抗干扰能力，使用便携的手机发送短信控制来实现温度的实时测量是一种较好的方法。 1系统整体设计 智能温度测量系统主要由温度测量模块、GSM 模块、外 接EEPROM 、主控制器组成。主控制器使用意法半导体公司生产的STM32F103RBT6处理器，主要完成整个系统的运行和自检工作。温度测量模块使用DALLAS 公司的DS18B20数字温度传感器，GSM 模块使用西门子工业TC35I 模块，其支持中文短信功能，通过通用串口协议与主控制器通信，接收和发送主控制器的命令，当TC35I 模块接收到短消息命令后把命令发送给主控制器，主控制器分析短信命令，如为温度测量指令则开始测量温度，测量数据通过TC35I 模块发送回去，同时备份测量数据在外接EEPROM 中，整体结构框图如图1所示。 2 硬件电路设计 2.1 主控制器 意法半导体公司新推出的STM32F103RBT6，是基于 ARM 公司最新推出的V7平台的Cortex-M3内核。芯片[2-3]具 有128k FLASH ，20k SRAM ，2个SPI 接口，3个串口，一个 USB ，1个CAN ，51个IO 口。芯片的数据处理能力为 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第19卷Vol.19第21期No.212011年11月Nov.2011 图1 系统整体结构 Fig.1Overall structure of system －183－