溫度采集系統(tǒng)設計畢業(yè)論文要點

1、桂林航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 題目：無線溫度采集系統(tǒng)設計專業(yè)：機電一體化技術(shù)姓名：范志剛 學號：201103320344指導教師：李歐迅20 14 年 5 月 16 日桂林航天工業(yè)學院自動化系畢 業(yè) 設 計 任 務 書專業(yè)： 年級：姓名學號指導教師（簽名）李歐迅畢業(yè)設計題目無線溫度采集系統(tǒng)設計任務下達日期設計提交期限設計主要內(nèi)容以單片機為核心，設計并制作一個數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，實現(xiàn)步進控制功能，可增可減。主要技術(shù)參數(shù)指標（1）最大輸出電壓20伏（2）電壓步進：0.1伏（3）顯示當前電壓值。成果提交形式實物加論文設計進度安排 教研室意見 簽名： 201 年 月 日 系主任意見簽名： 201 年 月 日

2、目 錄1引言11.1背景和意義11.2本課題研究的意義21.3本文的主要任務及結(jié)構(gòu)32系統(tǒng)總體設計32.2LPC2103簡介32.3溫度測量方案62.4數(shù)據(jù)無線傳輸方案83系統(tǒng)硬件設計103.1電源模塊103.2溫度采集模塊113.3無線收發(fā)模塊114系統(tǒng)軟件設計124.1無線收發(fā)模塊驅(qū)動程序124.2發(fā)送端程序134.3接收端程序155系統(tǒng)調(diào)試165.1調(diào)試方法166 結(jié) 論176.1系統(tǒng)優(yōu)缺點分析186.2全文總結(jié)19致 謝21參考文獻22附 錄231 引言1.4 背景和意義近年來，在我國以信息化帶動的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展，溫度采集已成為工業(yè)對象控制中一種重要的參數(shù)，特別是在冶金、化工、機械

3、等各類工業(yè)中，廣泛使用各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等。由于爐子的種類及原理不同，因此所采用的加熱方法及燃料也不同，如煤氣、天然氣、油電等。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，選用的燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高, 環(huán)境溫度指標越來越多的影響到生產(chǎn)效率、能源消耗和生活水平。不管是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事及氣象領域, 還是日常生活環(huán)境, 都需要對溫度進行監(jiān)測。因而,設計可靠且實用的溫度采集系統(tǒng)顯得非常重要。溫度采集系統(tǒng)作為車輛導航、油田遠程監(jiān)控、船載導航系統(tǒng)

4、以及農(nóng)田信息采集系統(tǒng)等控制系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要作用是用傳感器檢測模擬環(huán)境中的溫度信號，溫度傳感器上電流將隨環(huán)境溫度值線性變化。再把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，使用AD轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成處理器能夠進行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字電壓信號。工業(yè)應用中，現(xiàn)階段基本上都是以有線的方式進行連接，實現(xiàn)各種控制功能。各種總線技術(shù)，局域網(wǎng)技術(shù)等有線網(wǎng)絡的使用的確給人們的生產(chǎn)和生活帶來了便利，改變了我們的生活，對社會的發(fā)展起到了極大的推動作用。有線網(wǎng)絡速度快，數(shù)據(jù)流量大，可靠性強，對于基本固定的設備來說無疑是比較理想的選擇，的確在實際應用中也達到了比較滿意的效果。單片微型計算機的功能不斷的增強，為先進的控制算法提

5、供的載體，許多高性能的新型機種應運而生。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化領域和其他測控領域中廣泛應用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機更是起到了不可替代的核心作用。1.5 本課題研究的意義隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了廣泛的應用。在工業(yè)生產(chǎn)和控制中，應用數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以采集工業(yè)現(xiàn)場的溫度、濕度、電壓、電流、壓力、流量等諸多工藝參數(shù)，在將這些模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量并進行相應的計算處理后，所得的結(jié)果可以反饋給用戶或控制系統(tǒng)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段；在科學研究上，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以為我們提供大量

6、的動態(tài)信息，成為探索科學奧秘的重要手段。目前，數(shù)據(jù)采集幾乎無孔不入，它已滲透到了地質(zhì)、醫(yī)藥器械、雷達、通訊、遙感遙測等各個領域，為我們更好的獲取信息提供了良好的基礎。無線數(shù)據(jù)采集特別適用于復雜地形條件、高腐蝕性、建筑群、爆炸等場合，或者被采集對象是運動、旋轉(zhuǎn)等情況。隨著數(shù)字電路和射頻電路制作工藝、低功耗電路、高能電池、微電子技術(shù)及集成電路技術(shù)的進步，無線通信技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，無線通信的實現(xiàn)越來越容易，傳輸速度越來越快，可靠性越來越高，并且逐漸達到可以和有線網(wǎng)絡相媲美的水平。無線傳輸越來越多的被應用在工業(yè)及民用的數(shù)據(jù)采集上，解決了一些布線復雜、甚至無法布線的情況。無線方式具有如下幾個顯著的特

7、點：傳輸介質(zhì)采用的是電磁波，節(jié)省了架設電纜的所需的占地和各種花費及其給其他建筑的建設帶來的不便，應用起來更加方便；在應用單片機編解碼接口技術(shù)的無線通信系統(tǒng)中，采用多字節(jié)地址編碼，收發(fā)器的數(shù)量不受限制；具有電路簡單、功耗小、體積小、成本低等優(yōu)點，非常便于使用；設計設施都很簡便適合更換場合反復利用。溫度作為一個重要的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍、最重要的工藝參數(shù)之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對溫度測量的要求越來越高，而且測量的范圍也越來越廣，對溫度的檢測技術(shù)的要求也越來越高。因此，溫度測量的研究也是一個重要的研究課題?？傊菊n題將數(shù)據(jù)采集與無線傳輸相結(jié)合，發(fā)揮無線傳輸?shù)膬?yōu)勢，并且解決硬件、軟件及通

8、信協(xié)議優(yōu)化等問題。1.6 本文的主要任務及結(jié)構(gòu)本論文所完成的任務是對基于LPC2103和無線收發(fā)模塊的溫度采集系統(tǒng)的設計方法進行研究，從實際需要出發(fā)，并從性能、價格等因素考慮，對主要元器件進行了選型，并在此基礎上設計出了一個新型無線溫度采集系統(tǒng)，并且進行軟硬件的調(diào)試和制作，最終完成具有體積小、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠、使用靈活等優(yōu)點的作品，可以很好地應用在無線數(shù)據(jù)采集及其它短距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，本論文在總體結(jié)構(gòu)上共分為5章。第1章引言，本章介紹了無線通信和溫度采集的基礎知識及其發(fā)展。第2章系統(tǒng)總體設計，本章簡要介紹了無線溫度采集系統(tǒng)的總體設計及功能。第3章系統(tǒng)硬件設計，本章主要介紹了無線溫度采集系

9、統(tǒng)的硬件部分總體設計以及硬件部分各個模塊的功能及設計。第4章系統(tǒng)軟件設計，本章主要介紹了無線溫度采集系統(tǒng)的主要程序部分的代碼及思路。第5章系統(tǒng)調(diào)試，本章主要介紹了本系統(tǒng)的調(diào)試過程。第6章結(jié)論，本章主要介紹了系統(tǒng)已實現(xiàn)的功能、效果，系統(tǒng)特點，還需要完善的地方，該系統(tǒng)的應用領域等。2 系統(tǒng)總體設計2.4 LPC2103簡介LPC2103是基于一個支持實時仿真的32位ARM7 TDMI-S CPU的微控制器，并帶有32KB的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對中斷服務程序和DSP算法中性能要求嚴格的應用來說，這增加的性能比在Thumb

10、模式1下的性能超出多達30%。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用，使用16位的Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。較小的LQFP48封裝和很低的功耗使LPC2103特別適用于訪問控制和POS機等小型應用中；由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口（2個UART、SPI、I2C總線）和8KB的片內(nèi)SRAM，他們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器。高級性能還使這些器件適合用作數(shù)學協(xié)處理器。多個32位和16位定時器、一個改良的10位ADC、所有定時器上輸出匹配的PWM特性、以及具有多達13個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳的32位高速GPIO線，使這些微控制器特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)中。2.5

11、溫度測量方案溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)等行業(yè)中都是基本的檢測參數(shù)之一。溫度是溫度監(jiān)控系統(tǒng)中最基本、最為核心的衡量指標，也是測溫系統(tǒng)中最為重要的測控參數(shù)，因此對溫度進行準確的檢測一直是一個重要的研究課題。因此，測量溫度的儀器在測溫系統(tǒng)中占有至關(guān)重要的地位。隨著國內(nèi)外科技的發(fā)展，溫度測量技術(shù)不斷提高。目前各種溫度測量方法種類繁多，應用范圍廣泛，主要包括以下幾種：(1) 傳統(tǒng)的利用物體熱脹冷縮原理的方法。水銀溫度計至今仍然廣泛應用于各種溫度測量場合。可是它的缺點是只能近距離觀測，易碎，而且有毒。代替它的有填充酒精、煤油等玻璃溫度計和利用金屬

12、不同的膨脹系數(shù)制成的金屬片溫度計，它們的缺點都是測量精度很低。(2) 利用熱電效應的方法。此方法制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點。它的缺點是線性不好，冷端需要溫度補償。(3) 利用熱阻效應的方法。利用該方法的測溫元件大致有電阻測溫元件、導體測溫元件和陶瓷熱敏元件。其中電阻測溫元件是利用感溫元件的電阻隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻的變化值用顯示儀表反映出來，達到測溫的目的。這類元件如銅電阻、鎳電阻、鉑電阻等，它們的特點是穩(wěn)定性好、耐高溫，如鉑電阻有的可達六、七百度。但它們的缺點是當傳

13、輸線路長短不等時，需要進行溫度補償。(4) 利用熱輻射原理。熱輻射高溫計通常分為單色輻射高溫計和全輻射高溫計。它的原理是物體受熱輻射后，視物體本身的性質(zhì)，能將其吸收、透過或反射。而受熱物體放出的輻射能的多少，與它的溫度有一定的關(guān)系。(5) 利用聲學原理的測量方法。近年發(fā)展起來的聲學溫度檢測技術(shù)，可以對爐內(nèi)的煙氣溫度測量值和火焰分布在線檢測，判斷爐的燃燒狀況，進行實時調(diào)節(jié)和控制。其基本原理是通過測量聲波傳感器間的聲波傳播時間以最小二乘原理重建溫度的測量方法。(6) 晶體管測溫器件。半導體的電阻溫度系數(shù)比金屬大12個數(shù)量級，二極管和三極管的PN結(jié)電壓、電容對溫度靈敏度很高。由此制成的這類器件的優(yōu)點

14、是在-50+150范圍內(nèi)有良好的特性，體積小、響應時間快、價格低。但它的缺點是一致性差、不易做到互換，而且PN結(jié)容易受外界輻射的影響，穩(wěn)定性難以保證。(7) 光纖溫度檢測技術(shù)。在常規(guī)辦法無法測量的場合，光纖測溫得到快速發(fā)展，已開發(fā)了開關(guān)式溫度檢測器、輻射式溫度檢測器等多種實用型的品種。檢測精度在±1以內(nèi)，測溫范圍可以從絕對02000。(8) 激光溫度檢測技術(shù)。激光測溫特別適于遠程測量和特殊環(huán)境下的溫度測量。用氦氖激光源的激光作反射計，可測很高的溫度，精度達0.01；用激光干涉和散射原理制作的溫度檢測器可測量更高的溫度，上限可達+3000，專門用于核聚變研究，但在工業(yè)上應用還需進一步開

15、發(fā)和實驗。(9) 微波溫度檢測器是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。這種檢測器的靈敏度為250kHz，精度為l左右，熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點。它的缺點是線性不好，冷端需要溫度補償。(10) 近年來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)的發(fā)展，人們開發(fā)出將溫度傳感器和數(shù)字電路集成在一起的新型數(shù)字式集成溫度傳感器。數(shù)字式溫度傳感器內(nèi)部一般都包含溫度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路，有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)

16、和只讀存儲器(ROM)。與模擬傳感器相比，數(shù)字式傳感器在精度、分辨率、可靠性、抗干擾能力以及器件微小化方面都有明顯的優(yōu)點，而且，輸出的溫度數(shù)據(jù)和相關(guān)的溫度控制量可以適配各種微控制器。但是受半導體器件本身限制，數(shù)字式傳感器還存在一些不足。比如測溫范圍不寬，一般為+50+150。由于簡化了硬件外圍電路使得軟件設計變得更為復雜。是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。由于它采用內(nèi)部補償，所以輸出可以從0開始。在常溫下，不需要額外的校準處理即可達到 ±0.5的準確率。其電源供應模式有單電源與正負雙電源兩種，單電源模式在20下靜止電流約50A，工作電壓較寬，可在420V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電

17、；另外，工作電壓在436V時，芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的（約25A），所以芯片自身幾乎沒有散熱的問題。這么小的電流也使得該芯片在某些應用中特別適合，比如在電池供電的場合中，輸出可以由第三個引腳取出，根本無需校準?；诒驹O計需要精度高、可靠性強、器件體積小的器件，同時又考慮到價格上的因素，最終選擇LM35溫度傳感器來采集溫度數(shù)據(jù)。2.6 數(shù)據(jù)無線傳輸方案隨著網(wǎng)絡和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無處不在的網(wǎng)絡終端、以人為本、個性化、智能化的移動計算以及方便快捷的無線接入、無線互聯(lián)等新概念和新的產(chǎn)品，已經(jīng)逐漸融入人們的日常生活和工作領域。隨著而來的便攜式終端以及無線通信技術(shù)得到了極大的發(fā)展并在我們的日常

18、生活中得到了廣泛的應用，目前應用廣泛的無線通信技術(shù)主要有GSMCDMAGPRS、IEEE802.11WLAN、藍牙、IrDA、Home.RF、ZigBee、UWB、微功率短距離無線通信技術(shù)等。以上列出了五種常用的無線通信方式，這些通信方式各有優(yōu)點，各有不同的適用范圍，下面針對它們的使用范圍和各自特點進行比較。IrDA是一種視距傳輸技術(shù)，通信設備中間不能有任何阻擋物，通信設備的位置也需要相對固定，不適宜用于移動數(shù)據(jù)傳輸；其次，IrDA只能實現(xiàn)點對點的無線通信，不能完成點對多點的無線通信；最后，IrDA設備的核心器件紅外LED容易損壞，因而設備壽命有限。IEEE 8021lx無線局域網(wǎng)技術(shù)基于計算

19、機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展而來，是專門針對計算機網(wǎng)絡通訊而設計的無線通訊技術(shù)，其有效傳輸距離為50米，傳輸速率為11M54M不等，經(jīng)常應用于企業(yè)學校等場所。IEEE 802.11x的通訊協(xié)議復雜，協(xié)議實現(xiàn)對硬件要求較高，因此基于IEEE 802.11x無線局域網(wǎng)技術(shù)所開發(fā)的無線數(shù)據(jù)傳輸設備的成本較高，安裝調(diào)試復雜、維護困難。藍牙(Blue Tooth)技術(shù)專門為近距離無線數(shù)據(jù)傳輸而設計，其有效傳輸距離為10米，傳輸速率為10M。從藍牙(Blue Tooth)技術(shù)正式公布到現(xiàn)在，藍牙(Blue Tooth)技術(shù)一直沒有得到預期的大范圍的應用，是因為其芯片以及開發(fā)設備價格相對高。基于GSMCDMAGPRS無線

20、通訊網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新型的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該技術(shù)依托于GSMCDMAGPRS無線通訊網(wǎng)絡進行無線數(shù)據(jù)傳輸，因此其沒有傳輸距離的限制，只要GSMCDMAGPRS無線通訊網(wǎng)絡覆蓋的地區(qū)均可以進行無線數(shù)據(jù)傳輸?；贕SMCDMAGPRS無線通訊網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的傳輸速率為10KB60KB，由于其利用GSMCDMAGPRS無線通訊網(wǎng)絡進行無線數(shù)據(jù)傳輸，因此其運營成本較高?；谇度胧降纳漕l無線收發(fā)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其核心技術(shù)是2.4G無線收發(fā)技術(shù)。嵌入式射頻無線收發(fā)一體型芯片是國外各大公司近年來推出的一種新型無線傳輸芯片，該芯片將信號調(diào)

21、制、發(fā)射、接收、數(shù)字電路接口等功能集成在一枚芯片中，具有價格低廉、外圍電路簡單、體積小巧、通訊可靠性高、抗干擾能力強、傳輸速率快、低耗節(jié)能等諸多優(yōu)點。同時，嵌入式無線射頻收發(fā)一體型芯片普遍采用了標準的數(shù)字通訊接口，如SPI，UART等，可以很方便的與DSP或單片機等微處理器芯片結(jié)合使用?；谇度胧綗o線射頻收發(fā)一體型芯片的上述優(yōu)點，采用嵌入式無線射頻收發(fā)一體型芯片技術(shù)解決低速率無線數(shù)據(jù)傳輸問題是比較理想的解決方案。通過無線射頻收發(fā)一體型芯片與單片機或DSP的結(jié)合使用，再在數(shù)據(jù)傳輸過程中配合先進的通訊協(xié)議數(shù)據(jù)處理算法實現(xiàn)糾錯、校驗以及加密等功能，可滿足無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?.7 電源模塊圖3-1

22、電源模塊由于LPC2103需要3.3V和1.8V雙電源供電，所以在本系統(tǒng)的電源模塊主要由兩部分組成，一部分首先將輸入電壓變?yōu)?.3V，另一部分再將3.3V電壓進一步變?yōu)?.8V；為增強該系統(tǒng)的可移動性，POWER接口選擇了三節(jié)干電池組成的4.5V直流電源輸入，D1為4007二極管，防止正負極反接燒壞電路，然后接入SPX1117M3-3.3，將電壓轉(zhuǎn)換為3.3V，C1、C2、C3、C4、C5、C6為濾波電容，由于電源模塊部分為直流電源，所以選擇10-0.1的電容作為濾波電容；同理，將3.3V電壓接入SPX1117M3-1.8，將電壓轉(zhuǎn)換為1.8V，D2為電源指示燈，點亮時電路接通。2.8 溫度采

23、集模塊圖3-2 溫度采集模塊該模塊的作用是采集環(huán)境溫度100C，并將其傳送給LPC2103核心板；管腳1作為輸入端接3.3V電源，管腳2作為輸出端與LPC2103核心板的p0.24口相連接，管腳3接地，為防止電流過大燒壞LPC2103，在管腳1和管腳2各接入一個1K的電阻，C10與C12為濾波電容，該模塊也為直流電路，所以選擇104作為濾波電容。2.9 無線收發(fā)模塊圖3-3 無線收發(fā)模塊該部分為nrf24L01無線收發(fā)模塊，在發(fā)射端中的作用是將LM35傳感器采集到的溫度發(fā)送給接收端的nrf24L01，然后LPC2103在接收端再通過串口發(fā)送給上位機，在接收板中的作用是接受發(fā)送板發(fā)送的數(shù)據(jù)；其中

24、管腳1接地，管腳2接電源，C12為濾波電容，管腳3作為CE端與p0.16口直接相連，管腳4作為CSN端與p0.17直接相連，管腳5，6，7分別為SPI功能的SCK，MOSI，MISO接口，應該與LPC2103上的SPI接口一一對應，根據(jù)圖2-2的管腳功能圖，分別與p0.4，p0.5，p0.6接口直接相連，管腳8為IRQ端，由于本設計中不需要用到該功能，隨便接個接口或者不接都可以。4 系統(tǒng)軟件設計4.4 無線收發(fā)模塊驅(qū)動程序由于ARM的引腳均是多功能復用，因此，需要先按照圖3-3的硬件連接，設置P0.4，P0.5，P0.6的功能，設置方法如下：void ioset()PINSEL0 = (PIN

25、SEL0 & 0xFFFF00FF) | 0x00001500;/ 設置SPI引腳連接 PINSEL1 &= (3<<16);PINSEL1 |= 3<<16;IO0DIR|=CSN;/ 將CSN方向設置為輸出IO0DIR|=CE;/ 將CE方向設置為輸出LPC2103工作在SPI的主機模式，nrf24L01工作在SPI的從機模式，傳輸時高位在前，并且禁止SPI中斷，實現(xiàn)這些功能的代碼如下：void MSPIInit(void)SPI_SPCCR = 0x52;/ 設置SPI時鐘分頻 SPI_SPCR = 0 << 3 |/ CPHA = 0

26、第一個時鐘采樣 0 << 4 |/ CPOL = 1，SCK低有效 1 << 5 |/ MSTR = 1，設置為主模式 0 << 6 |/ LSBF = 0，SPI傳輸MSB在先 0 << 7 ;/ SPIE = 0，SPI中斷禁止 4.5 發(fā)送端程序圖4-1 發(fā)送端流程圖該部分程序的主要功能是將LM35采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端；首先定義一個八位數(shù)組TxBuf，用來存儲采集到的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)組第一位定義為發(fā)送標志位，用以識別哪一個發(fā)送端，經(jīng)過IO口初始化、SPI初始化、定時器初始化之后，將LM35采集到的溫度進行AD轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)的

27、低十六位分成兩個八位分別存到TxBuf1和TxBuf2中，tf為定時器時鐘標志位，當定時中斷觸發(fā)時，數(shù)據(jù)就會發(fā)送給接收端，實現(xiàn)這些功能的部分代碼如下：int main(void)uint8 TxBuf20 = 0x01;/發(fā)送起始位ioset();/IO口初始化MSPIInit();/SPI初始化Timer0Init();/定時器0初始化，每秒鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)while(1) temp = ADCGet(2);/將LM35采集的溫度信息進行AD轉(zhuǎn)換 TxBuf1 = temp >> 8; /將32位的溫度信息分成四個八位，只取低十六位方便發(fā)送 TxBuf2 = temp; if (t

28、f=1) nRF24L01_TxPacket(TxBuf);/發(fā)送溫度數(shù)據(jù)tf=0;Delay(100); return 0;4.6 接收端程序圖4-2 接收端流程圖該部分的主要作用是將接收到的溫度數(shù)據(jù)傳送給上位機，方便觀察結(jié)果；首先定義一個八位數(shù)組RxBuf用來存放接收到的數(shù)據(jù)，然后進行IO口初始化、SPI初始化、UART串口通訊初始化；當nrf24L01接收到數(shù)據(jù)的時候，會將數(shù)據(jù)發(fā)送給LPC2103存儲在RxBuf中，首先我們通過數(shù)組的第一位來判斷這個溫度數(shù)據(jù)是哪一個發(fā)送端采集到的數(shù)據(jù)；然后將后面兩個8位的溫度數(shù)據(jù)組合為一個16位的溫度數(shù)據(jù)，由于此時這個溫度數(shù)據(jù)還是一個電壓值，我們將其根據(jù)

29、LM35的溫度公式轉(zhuǎn)換為溫度值，然后將其通過UART傳送給上位機觀察結(jié)果；實現(xiàn)這部分功能的部分代碼如下：int main(void)uint8 RxBuf20;ioset();/IO口初始化UARTInit();/串口通訊初始化MSPIInit();/SPI初始化 Delay(1000);nRF24L01_RxPacket(RxBuf);/接收nrf24L01收到的數(shù)據(jù)ad=( (uint32)RxBuf1<<8 )|(uint32)RxBuf2);/將接收到的四個八位數(shù)據(jù)重新組合成十六位數(shù)據(jù) ad1 = (float)ad / 10;/T（） = V（mv）/ 10 （3-1）

30、if(RxBuf0 = 0x01)/判斷起始位，如果是01，則為第一塊發(fā)送板的數(shù)據(jù)DelayNS(10);sprint(str,“channel1：%.2fn”,ad1);SendStr(str);/將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給PC機return 0;5 系統(tǒng)調(diào)試5.4 調(diào)試方法硬件部分的調(diào)試，從焊接部分開始，首先焊接電源部分，將開關(guān)、電源接口、SPX1117M3-3.3等焊接好后打開電源，如果電源指示燈亮了，就用萬用表測試各點電壓，如果3.3V的輸出沒有問題，就可以接下來焊接1.8V電壓電源的部分，焊接完成好后，再測試1.8V電壓的輸出，如果沒有問題，那么電源部分就完成了，這里要注意的一點就是要把電

31、源部分全部焊完再測試，我一開始調(diào)試的時候就是因為少了一個濾波電容5造成了輸出電壓的不正確；電源部分正確以后，接下來就可以焊接其他部分了，將所有的元器件焊接完畢以后，使用H-JTAG在線調(diào)試或者Launch LPC210x_ISP看看能否檢測到LPC2103，如果不能檢測到LPC2103，可以使用Launch LPC210x_ISP擦除一下存儲試試，如果還是存在問題，則需要重新檢查電路中是否有短路或者LPC2103是否損壞；在檢測到LPC2103之后，可以編寫一個調(diào)試用的小程序，將所有的I/O口置為高電平，然后用萬用表檢測結(jié)果是否正確，如果正確，LPC2103模塊基本上就沒有問題了；最后再測試一

32、下LM35，我們首先測試LM35的輸入電壓，應該是3.3V，正確之后用萬用表測試LM35的輸出電壓，然后用烙鐵給LM35加熱，如果輸出電壓有所增加，可初步判斷為正常工作，具體數(shù)據(jù)是否正確可以等到軟件調(diào)試完畢之后再觀察結(jié)果。在軟件部分的調(diào)試時，由于發(fā)送端與接收端的功能有限，如果不能正常工作，很可能無法判斷原因是出在硬件上還是軟件上，此時我建議在開發(fā)板上進行調(diào)試，調(diào)試出結(jié)果之后，再將程序按照電路的連接方法改變I/O口，這樣一步一步進行；在開發(fā)板上調(diào)試時，我首先按照nrf24L01的管腳功能編寫了一個模擬SPI的無線收發(fā)程序，接收到結(jié)果后，我就將其管腳與LPC2103的SPI接口一一對應連接，也接收

33、到結(jié)果之后再加入定時器中斷和AD程序，最后就形成了這整個程序；如果在調(diào)試過程中無線收發(fā)無法收到數(shù)據(jù)，應首先換一個無線收發(fā)模塊再試，如果能收到結(jié)果了，那可能是那個模塊壞了，如果還是無法收到結(jié)果，此時應該在程序中尋找原因，可以采用分步調(diào)試的方法，跟蹤發(fā)送端與接收端的變量值來確定問題出在哪一端，然后對癥下藥，逐一解決，調(diào)試程序是個艱苦的過程，一定要耐心，在觀察采集到的溫度數(shù)據(jù)時，可以使用串口助手等軟件觀察結(jié)果。6 結(jié)論6.4 系統(tǒng)優(yōu)缺點分析本系統(tǒng)采用功能強大的LPC2103作為控制核心，擁有存儲容量大，處理速度快，處理能力強，I/O口功能豐富等優(yōu)點，在其余器件的選擇上，在保證具有較高效率的同時，嚴格

34、的控制了器件的成本；同時，每塊板子的尺寸大約為7mm × 5.5mm，如果LPC2103不使用核心板，直接將芯片焊上去的話尺寸和重量還可以進一步減小，無論是在外出攜帶還是室內(nèi)安裝上都具有極大的優(yōu)越性；本系統(tǒng)測溫速度快，準確性高，操作方便，無線距離遠等優(yōu)點，在實測中，無限通訊的距離達到了本模塊50米的極限距離6，已足夠滿足日常生活的需要；本系統(tǒng)在設計多點通訊的時候設置了自己的通訊協(xié)議，然后用查詢的方式讀取數(shù)據(jù)，理論上可以支持更多通道的多點通訊，大大突破了模塊六個通道的通道極限；在溫度顯示方面，由于本設計要顯示每個通道采集溫度的結(jié)果，為了觀察的方便，所以在PC機上查看結(jié)果，如果將多個通道

35、的采集數(shù)據(jù)處理成一個數(shù)據(jù)或者單點通訊時，在接收板上使用數(shù)碼管或者液晶屏顯示溫度會更加的方便與直觀。在制作本系統(tǒng)之前，網(wǎng)上已經(jīng)有大量的資料和文獻可以說明，本系統(tǒng)可以用價格更加低廉的51單片機完成，不過當今社會信息化發(fā)展迅速，人們的需求也日益提高，從手機、MP3、計算機等電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢可以看出，具有單一功能的電子設備在市場中已不再具有優(yōu)勢，而功能更加強大的ARM能完成許多以往51單片機無法完成的功能，例如ARM自帶的AD功能，這樣就不需要價格昂貴的DS18B20而可以用相對便宜的LM35來采集溫度，本系統(tǒng)除了能夠完成溫度采集的工作外，還具有較大的發(fā)展空間，在制作完成之后，還剩余大量的I/O口沒

36、有使用，這為本系統(tǒng)在功能上的擴展提供了可能，可以說本系統(tǒng)前景廣闊，未來能夠為人們提供更豐富的功能服務。另外，由于空氣中存在干擾等因素的存在，無線通訊的時候有時會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，具體表現(xiàn)為只能收到其中某一個通道采集到的溫度，另外一個通道無法接收到溫度數(shù)據(jù)，所以如何能夠持續(xù)穩(wěn)定的接收溫度數(shù)據(jù)還是本系統(tǒng)一個有待改進的地方；nrf24L01模塊本身支持6通道多點收發(fā)，通過設置各個模塊的收發(fā)地址以及根據(jù)nrf24L01的資料設置它的參數(shù)，應該能取得更好的通訊效果。6.5 全文總結(jié)本論文將功能強大的LPC2103與高度集成的nrf24L01器件結(jié)合起來，大大簡化了系統(tǒng)硬件，減小了體積，提高了系統(tǒng)工作的

37、可靠性。實踐證明該系統(tǒng)設計簡單，通信可靠，運行穩(wěn)定，性能可靠，具有較高的實用價值，能夠更加方便快捷的采集到溫度數(shù)據(jù)，不但在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家居、工地、超市等場合都具有很強的實用性，而且當有特殊要求的時候也可以根據(jù)具體情況更改使用的器件，以便達到需要的指標，例如在較大的超市與農(nóng)田中，50米的通信距離還是不夠的，這時可以根據(jù)需要使用功率更大的無線收發(fā)模塊以擴大通信距離；在工業(yè)中，也可以根據(jù)工業(yè)溫度的指標更換更加合適的溫度采集器來設計工業(yè)用的溫度采集系統(tǒng)；本系統(tǒng)輕巧便攜，對于需要在戶外進行溫度采集的人來說也是很好的選擇。本論文使用Altium designer 10繪制原理圖和電路板，并使用ADS 1.

38、2和H-JTAG在線仿真調(diào)試，制作電路板的時候由于元器件封裝有一些小錯誤，重做過幾個板子，在硬件調(diào)試完畢之后，程序是在參考51單片機的無線溫度采集程序之后編寫調(diào)試的，由于之前從未使用過ARM和類似的模塊，完全從頭開始學，所以調(diào)試程序花了很多的時間，在模塊的無線通訊及串口通訊調(diào)試成功之后，又加入了定時器程序，使采集到的溫度能夠?qū)崟r的發(fā)送給接受端，最后又編寫了AD程序，使LM35采集到的溫度能夠給正確的反映在PC機上，雖然過程十分艱苦，但是也學會了很多東西，收獲也是巨大的。參考文獻1 周立功,王祖麟,陳明計,等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程.北京:北京航空航天出版社,2008,46-87.2 周立功.

39、ARM嵌入式系統(tǒng)實驗教程(一).北京:北京航空航天出版社,2008，23-40.3 蔣俊峰.無線收發(fā)芯片比較與選擇.今日電子,2003,17-19.4 王百立.溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸系統(tǒng)設計: 學士學位論文.青島:青島大學,2011,1-4.5 王勝源,張洪武,趙凱,等.無線收發(fā)模塊在多機通信中的設計與實現(xiàn).吉林大學學報:理學版,2006,第三期26-29.6 王偉.數(shù)據(jù)采集與無線收發(fā)模塊的設計.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,第17期36-38.致 謝本文是在陳子為老師的熱情關(guān)心和指導下完成的，他淵博的知識和嚴謹?shù)闹螌W作風使我受益匪淺，對順利完成本課題起到了極大的作用。在此向他表示我最衷心的感謝！在論文完成過程中，本人還得到了其他老師和王強、龍偉等同學的熱心幫助，本人向他們表示深深的謝意！最后向在百忙之中評審本文的各位專家、老師表示衷心的感謝！附 錄1、 接收端與發(fā)送端PCB發(fā)送端PCB接收端PCB2、最終電路板發(fā)送端最終電路板接收端最終電路板2、主要