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基于Cortex—M3的多点温度监测系统设计【摘要】温度测量在日常生活和工农业生产中具有重要的作用，尤其是在能源日益紧缺的现在，关心并制定高可靠、高能效、智能化的温度测试系统有着越来越紧迫的需求。
本文的设计基于Cortex-M3硬件平台，使用高性价比STM32F103RBT6芯片结合Maxim公司的带链路功能的1-Wire数字温度计，构造了多点温度监测系统，具有布线网络简洁，硬件成本低，软件开发简单等特点。
【关键词】Cortex-M3；1-Wire；温度监测；DS28EA00；多点；STM321.引言具EPA统计，2006年数据中心的能源消耗占整个美国电力消耗的1.5%（610亿kWh）?。
令人吃惊的是，IT设备本身的消耗只占该项电力消耗的一半；电源和致冷设备的能耗占用了另一半。
传统的制冷设备缺乏智能化的热管理功能，很多冗余的冷却区域会浪费大量的能源。
测量多点的温度分布，从中区分出需要降温的位置，结合适当的温度数据处理，是解决问题的关键。
使用Maxim公司的1-Wire技术，系统可以将所有的支持1-Wire技术的温度传感器通过单条连线传输，在简化了连线的同时，降低了成本。
通过链路模式和传感器内光刻的64bit ROM，可以定位每个传感器的物理位置。
本文选用了ST（意法半导体）公司高性价比ARM Cortex-M3芯片STM32F103RBT6作为硬件平台，结合Maxim公司DS28EA00这款带顺序检测的1-Wire数字温度计，设计了一种多点温度监测系统，具有低成本，高性能，连线简单的特点。
2.STM32简介Cortex-M3是首款基于ARMv7-M体系结构的32位标准处理器，具有低功耗、少门数、短中断延迟、低调试成本等众多优点。
它是专门为在微控制系统、汽车车身系统、工业控制系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的，它大大简化了编程的复杂性，集高性能、低功耗、低成本于一体[1]。
学号14112101****毕业设计(论文)题目: 基于单片机的无线温湿度检测系统的设计作者* * * 届别2015届院别信息与通信工程学院专业自动化指导教师职称完成时间2015年5月18日摘要温湿度测量在工业生产中有着广泛的应用，是人们日常生活中常见的物理量，工业生产、机械制造、制药、烟草、档案的保管、粮食的储存等领域对温度和温度有非常严格的要求。
传统的温湿度传感器需通过较复杂的电路才能将温度信号转化为数字信号，且远距离传输会引起很大误差。
监控室与现场之间必须敷设大量的电缆，非常麻烦。
所以为了适应工农业生产需要、为了满足大型场所的测量、为了能进行方便快捷的维护操作，文中设计的系统采用无线温湿度检测的方案，不必敷设电缆，可以节省费用和时间。
该采集系统分为采集模块和数据处理模块，以AT89C52芯片为主控芯片，利用数字式温湿度传感器DHT11进行温度和湿度的数据采集，采用nRF24L01无线传输模块进行无线通信，显示屏LCD1602对温湿度进行显示。
使用Keil C51编程软件对系统进行软件设计，最后完成实物制作并对实物进行测试。
测试结果显示，系统能够将采集到的数据经无线传输后在LCD1602上实时显示，可实现温湿度采集、无线传输和显示功能，并能在温度或者湿度在超过报警上限时发出警报，因此具有一定的应用价值和应用前景。
关键词：温湿度测量；AT89C52；温湿度传感器；无线传输AbstractTemperature and temperature requires strict very much in industrial production, machinery manufacturing, pharmaceutical, tobacco, file storage, grain storage and other fields. The traditional temperature and humidity sensors required by the complex circuit to make temperature signal into digital signal, it will cause big error for the remote transmission. It’s very troublesome to lay a number of cables between the control room and the scene. In order to adapt to the industrial and agricultural production, the needs of large places measurement, maintain and operation convenient. This system is based on wireless transmission so it can save cost and time and without cable. The acquisition system is divided into the acquisition module and the data processing module, based on AT89C52, Temperature and humidity data acquisition of the digital temperature and humidity sensor DHT11, Wireless communication with nRF24L01 wireless transmission module, Temperature and humidity display LCD1602. Using Keil C51 to design the software of the system, then complete the physical production and test it. Test results shows that the system can display the collected data after the wireless transmission and can be displayed on LCD1602 in real time., Temperature and humidity, wireless transmission and display functions can be achieved, And it can issue an alert when temperature or humidity exceeds the limit of the alarm, So, it has certain application value and application prospect.Key Words: Temperature and humidity measurement; AT89C52; humidity sensor; wireless transmission目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 温湿度检测技术的简介 (1)1.2 温湿度检测技术的发展历程与意义 (1)1.2.1 温湿度检测技术的发展历程 (1)1.2.2 单片机的发展 (2)1.2.3 温湿度检测技术研究的意义 (3)1.3 论文的组织结构 (3)第二章温湿度检测系统的基本原理和设计方案的选择 (4)2.1 系统的基本原理概述 (4)2.1.1 系统功能 (4)2.1.2 系统总体功能设计 (4)2.2 系统设计方案选择 (5)2.2.1 主控芯片选择 (5)2.2.2 温湿度传感器的选择 (5)2.2.3 无线模块选择 (5)2.2.4 显示模块选择 (6)2.3 设计要求 (6)2.4 本章小结 (6)第三章系统硬件设计 (7)3.1 总体结构设计 (7)3.2 数据采集模块设计 (7)3.2.1 单片机控制模块 (7)3.2.2 温湿度采集模块 (10)3.2.3 无线传输模块 (12)3.3 数据处理模块 (15)3.3.1 单片机控制模块 (15)3.3.2 数据处理模块中的无线传输模块 (16)3.3.3 LCD1602液晶显示模块 (16)3.6 本章小结 (18)第四章系统软件设计 (19)4.1 编程环境 (19)4.1.1 编程环境介绍 (19)4.1.2 编程语言 (19)4.2 系统软件设计 (19)4.2.1 数据采集模块软件设计 (19)4.2.2 数据处理模块软件总体设计 (21)4.3 无线收发模块软件设计 (22)4.3.1 无线发射模块软件设计 (22)4.3.2 无线接收模块软件设计 (22)4.4 本章小结 (23)第五章系统性能测试 (24)5.1 软件调试 (24)5.1.1 件调试工具 (24)5.1.2 软件调试原理及结果 (25)5.2 硬件调试 (26)5.2.1 所设计出来的硬件 (26)5.2.2 硬件调试方案 (27)5.2.3 测试结果 (27)5.3 本章小结 (29)第六章总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录一检测发送模块原理图 (33)附录二接收显示模块原理图 (34)第一章绪论1.1 温湿度检测技术的简介无线温湿度检测器是一种用于仓库和蔬菜大棚等具有温湿度检测、无线传输、温湿度显示和超限报警功能的仪器。
引言：无线测温系统是一种基于单片机技术的智能温度监测系统。
它通过无线传输技术，能够远程监测和采集温度数据，具有高精度、实时性和便捷性等优点。
本文将详细介绍基于单片机的无线测温系统的设计。
概述：无线测温系统是近年来发展迅速的一种温度监测技术，它可以广泛应用于各种需要进行温度监测的场合，如工业生产、农业种植、建筑监测等。
基于单片机的无线测温系统充分利用了单片机的高集成度、低功耗和强大的数据处理能力，能够实现对温度的高精度监测和数据传输。
本文将从硬件设计、软件设计、通信模块选择、温度传感器选择和功耗优化五个方面详细介绍基于单片机的无线测温系统的设计。
正文内容：1.硬件设计1.1单片机选择1.2电源设计1.3温度传感器接口设计1.4数据存储设计1.5外部设备接口设计2.软件设计2.1系统架构设计2.2温度数据采集算法设计2.3数据处理算法设计2.4数据传输协议设计2.5用户界面设计3.通信模块选择3.1无线通信技术概述3.2通信距离和速率需求分析3.3无线通信模块选择准则3.4常用无线通信模块介绍3.5通信模块选择与集成4.温度传感器选择4.1温度传感器分类4.2温度传感器选型准则4.3常用温度传感器介绍4.4温度传感器接口设计4.5温度传感器校准方法5.功耗优化5.1功耗分析与需求5.2系统功耗优化策略5.3硬件设计功耗优化5.4软件设计功耗优化5.5基于睡眠模式的功耗优化总结：基于单片机的无线测温系统的设计主要涉及硬件设计、软件设计、通信模块选择、温度传感器选择和功耗优化等方面。
通过合理的硬件设计和通信模块选择，能够实现高精度的温度监测和远程数据传输。
同时，通过优化软件设计和功耗管理，能够降低系统的功耗，延长系统的使用寿命。
基于单片机的无线测温系统的设计在智能化温度监测领域具有广阔的应用前景。
基于ARMCortex-M3的无线智能传感网络的温度监测系统戴智鹏
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】描述了在基于ARMCortex-M3的无线智能传感网络温度在线监测系统.陈述了该系统的整体设计思路及部分关键功能的实现.通过实验测试实现了系统的设计要求.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】戴智鹏
【作者单位】广西师范学院,广西南宁541004
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.基于异构无线传感器网络的变电站热点温度监测系统 [J], 陈尔奎;杨靖;修杨
2.基于无线传感网络的轴承温度监测系统设计 [J], 续文浩;宿筱
3.基于无线传感网络的变压器温度监测系统 [J], 王平;张玮
4.基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统设计 [J], 龚陈龙
5.基于FDSI的无线传感器网络配电室温度监测系统 [J], 张永超; 赵录怀; 尚非非因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于STM32的PT100温度测量目录一、前言1二、系统描述12.1 综述12.2系统框图12.3 功能实现1三、硬件设计23.1 STM32 微控制器23.2 PT100温度传感器电路33.31602液晶屏4四、软件设计44.1ADC程序44.21602LCD显示程序54.3主程序5五、性能测试5六、课程设计心得6参考文献6附录1：系统实物图7附录2：系统主要程序7一、前言Cortex-M3 是 ARM 公司为要求高性(1.25DhrystoneMIPS/MHz)、低本钱、低功耗的嵌入式应用专门设计的内核。
STM32 系列产品得益于 Cortex-M3 在架构上进展的多项改良，包括提升性能的同时又提高了代码密度的 Thumb-2 指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器，所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。
本系统是基于 Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器与PT100温度传感器的温度测量，在硬件方面主要有最小系统板、1602LCD 液晶屏以与PT100温度传感电路，在软件方面主要有 1602LCD液晶屏的驱动，ADC功能的驱动，与滤波算法设计。
整个设计过程包括电子系统的设计技术与调试技术，包括需求分析，原理图的绘制，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。
二、系统描述本系统是基于 STM32微控制器所设计的多功能画板，该画板具有根本的绘画功能与画布颜色的选择，触摸屏校正等功能。
整个系统模块分为三个模块：ALIENTEK MiniSTM32开发板、液晶显示。
MiniSTM32开发板是ALIENTEK开发的是一款迷你型的开发板，小巧而不小气，简约而不简单。
上面有芯片工作需要的资源，时钟控制电路、复位电路、JTAG 控制口以与与外围电路相连的接口。
液晶屏采用的是1602LCD液晶屏。
2.2 系统框图本设计采用 STM32F103RBT6 作为微控制器，其外围硬件模块主要包括电源模块﹑微处理器模块﹑按键与JAIG等。
图１ 系统硬件结构图（1）嵌入式终端控制部分作为整个系统的核心，以Cortex-M3内核的STM32F103Vet6为核心芯片，采用哈佛结构，独立指令总线数据总线，三级流水线加分支预测，内置嵌套向量中断控制器，高效Thumb2指令集，并支持3种低功耗模式，拥有极高的性价比。
（2）TFT_LCD控制：控制相关电器设备，实时显示各图２ ＴＦＴ－ＬＣＤ模块接口图（3）GSM/GPRS通讯：短信传输和访问Internet以及GPS定位的结合，获取信息，解码，与STM32之间进行数据交流（如图3所示），将远程控制电器设备和电器设备的状态等相关信息反馈到客户手机端。
GSM的SMS短信息的发送和接收模式主要有以下两种模式。
Text Mode是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区。
PDU Mode所有手机都支持，可以使用任何字符集，这也是手机默认的编码方式。
Text Mode比较作者简介：苏康友（1988-），男，广东广州人，硕士，助教。
研究方向：电子信息。
图３ ＳＩＭ模块与ＳＴＭ３２接口图（4）电器设备控制部分：通过stm32所处理的信号，控制继电器，实现控制电器的开关。
２ 通信系统设计GSM的SMS短信息的发送和接收模式共有三种：模式和AT命令的Text模式\PDU模式。
Block模式由于需要厂家提供驱动支持而且Text模式不能收发中文短信PDU 因此，采用PDU模式更加适合市场需要。
控制器通过UART 向GSM模块下发AT命令，直接读取收到的PDU式的短信息，进行准确解码，同时也通过GPRS准确访问Google的网页，获得准确的经纬度等地理位置信息，反馈到通讯端，实现远程监控（如图4所示）。
图４ 通信系统结构图图５ 软件流程图４ 结 语本文根据未来智能化的发展方向，结合当今的GSM、GPRS通讯系统，以STM32为控制核心，采用手机与LCD 界面控制方式，通过2G\3G移动通信网、GPRS定位系统，实现了随时随地远程监测和控制系统，具有很大的市场价值和应用意义。
