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1、基于单片机的无线温度数据传输系统设计14机电技术2011年8月基于单片机的无线温度数据传输系统设计王建平焦国太季伟韩君(1.中北大学机电工程学院,山西太原030051;2.汉丹机电有限公司,湖北襄樊441021)摘要:基于STC89C52单片机,提出一种采用温度传感器DS18B20和射频芯片nRF905的无线数据采集系统方案,利用LCD1602显示实时所测温度.完成了采集现场与监控装置的分离,实现了距离50m到100m的无线传输,且每10s定时发送所测温度,测量精度为0.5℃.关键词:单片机;温度;无线传输中图分类号:TN925.92TP274.2文
2、献标志码:A文章编号:1672-4801(2011)04-014-04随着电子计算机的广泛应用,社会数字化程度越来越高,一些恶劣环境的工作需要依赖现代化手段来完成,以避免人身接触,保证劳动者的安全.温度监测采用人工测量和有线传输时有很多弊端:人工测量费时费力,测量精度低,劳动强度大,很难达到预期的效果;有线传输接线复杂,布线困难,故障时难以维修.而无线数据采集以其独特的优势在人类生活中得到越来越重视,单片机技术的发展为实现这一愿望提供了切实可行的手段.本设计为基于单片机的无线温度传输系统,具有准确,快速,可靠地实现温度信息采集,无线传输及显示功能,对
3、改善劳动环境,减轻劳动强度及降低系统开发周期和成本有着重要意义,达到了经济实用的目的.1总体设计方案1.1硬件设计方案本监测平台分别基于STC89C52RC单片机,DS18B20以及nRF905无线发送模块设计传感器节点和网关节点,LCD1602显示实时所测温度,硬件方案设计如图1所示.STC89c52STC89c52图1硬件设计结构图1.2软件设计方案本设计的软件分DS18B20,nRF905和LCD1602三个部分.其中nRF905又分接收和发送两部分.2温度数据采集系统温度数据采集电路如图2所示.m1脱^jM砒^lIl2M射^j刖,I上Iu舢啪
4、m^●蛐H唧^"嘲m●稿姗m啪眦啪m-螂l肼肿∞lu删mI呲I眩l髓n.图2数据采集及显示硬件电路2.1DSl8B2ODS18B20数字温度计提供9～12位摄氏温度测量,而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能.DS18B20属于单总线方式来进行温度采集,即仅需要用一条数据线(即I/O)实现双向通信,它的测温范围为一55℃～+125℃,测量分辨率为0.0625℃,并且可以实现多点测温等诸多优点.除此之外,DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量,除去对外部电源的需求.2.2DS18B20的协议通过单线总线端口访问DS18B20
5、的协议如下:步骤1.初始化作者简介:qz~Itx[z(1985一),男,在读硕士研究生,研究方向:机电系统设计与分析技术.第4期王建平等:基于单片机的无线温度数据传输系统设计15初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和其后由从机发出的存在脉冲.存在脉冲让总线控制器知道DS18B20在总线上且已准备好操作.步骤2.ROM操作指令SKIPROM[CCh](忽略ROM指令)这条指令允许总线控制器不用提供64位ROM编码就能使用功能指令.由于本设计只有一个DS18B20,所以每一次执行功能指令之前都可以执行一条忽略ROM指令来代替搜索ROM指令和读取R
6、OM指令.步骤3.DS18B20功能指令在总线控制器发给欲连接的DS18B20一条ROM命令后,跟着可以发送一条DS18B20功能指令.这些命令允许总线控制器读写DS18B20的暂存器,发起温度转换和识别电源模式.CONVERTT[44h](温度转换指令)这条命令用以启动一次温度转换.温度转换指令被执行,产生的温度转换结果数据以2个字节的形式被存储在高速暂存器中,而后DS18B20保持等待状态.DS18B20以外部电源供电,总线控制器在发出该命令后跟着发出读时序,DS18B20如处于转换中,将在总线上返回0;若温度转换完成,则返回1.WRITESCR
7、ATCHPAD[4Eh】(写暂存器指令)这条命令向DS18B20的暂存器写入数据,开始位置在TH寄存器(暂存器的第2个字节),接下来写入TL寄存器(暂存器的第3个字节),最后写入配置寄存器(暂存器的第4个字节).数据以最低有效位开始传送,写入TH为0x50,TL为0x01,配置寄存器的R0,R1设置为1,1.上述三个字节的写入必须发生在总线控制器发出复位命令前,否则会中止写入.READSCRATCHPAD[BEh](读暂存器指令)这条命令读取暂存器的内容.读取将从字节0开始,一直进行下去,直到第9字节(字节8,CRC)读完.本设计中只读取了前两个字节
8、,即温度值.2_3DS18B20测温流程图DS18B20执行测温操作,其程序流程如图3所示.3无线收发模块n
