多點無線測溫系統(tǒng)_中文

1、湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文）外文翻譯多點無線測溫系統(tǒng)的設計作者：倪莎 蘇俊峰 聶麗麗 曲紹成摘要：本文提出了一種基于MSP430F149和DS18B20的多點溫度無線測量方法。該系統(tǒng)采用MSP430F149單片機為核心的控制元件，控制無線數(shù)字傳輸芯片nRF24L01的溫度數(shù)據(jù)傳送所收集的幾個DS18B20芯片增強的沖擊連拍模式。此外，該系統(tǒng)采用超低功耗設計，可能是很長一段時間只需要3V電池。它表明，該系統(tǒng)可以很好地工作在低功耗。對于硬件，有四個部分，包括無線通信模塊的nRF24L01，溫度數(shù)據(jù)采集電路，以及顯示模塊和串行通信模塊。采用模塊化設計，由上位機和下位機軟件。試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)

2、定，控制方便。它可以實時測量溫度，并在低功耗可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸。關鍵詞：MSP430F149 DS18B20; NRF24L01無線通信，多點測量簡介溫度在人們的日常生活中起著重要作用，人們不僅關注日常環(huán)境溫度，在許多領域的產(chǎn)業(yè)化，冶金，化工，機械制造，食品儲存柜設備需要有效溫度監(jiān)測。傳統(tǒng)的溫度測量有線和固定點，大多采用熱敏電阻或熱電偶來測量溫度。然而，模擬溫度傳感器的輸出是模擬信號必須經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字信號，以及該溫度下的數(shù)據(jù)采集電路添加一個冷端補償電路有時是必要的，它肯定會增加復雜性的電路，該電路是易受干擾，使收集到的數(shù)據(jù)的準確性是不高的，架空線，有線傳輸是不容易的。因此，選擇

3、一個性能良好的數(shù)字溫度傳感器和無線傳輸模塊，簡單的使用顯得尤為必要。因此，本設計選用的智能集成數(shù)字傳感器DS18B20，其表現(xiàn)非常出色，采集溫度數(shù)據(jù)，使用新的高速無線收發(fā)芯片nRF24L01的溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。在現(xiàn)代工業(yè)控制，考慮到功耗也是一個重要的參數(shù)，所以這個設計采用了低功耗16位單片機MSP430F149建立系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多點實時測量，并方便的進行遠程控制。低功耗的，實時的時間和無線傳輸系統(tǒng)的特性。系統(tǒng)架構該系統(tǒng)是由低級計算機，上位計算機和PC。的低的計算機是整個系統(tǒng)的底部，完成溫度的收集，處理和發(fā)送。上位機完成的接收和顯示溫度，并在系統(tǒng)中有一個報警功能。通過一個串行點上

4、的計算機連接到PC，然后發(fā)送到PC并顯示所接收到的溫度值。的上部和下部的計算機通過NRF24L01的無線通信。本設計采用MSP430F149單片機為核心的控制模塊，其最重要的特點是低功耗。 MSP430F149具有雙串行端口。當使用一個串口與PC機通信，就需要一個RS232電平轉(zhuǎn)換芯片。微控制器和無線發(fā)射模塊的nRF24L01的溝通，通過通用I/ O口模擬SPI串行時間序列。是由于DS18B20溫度傳感器的實時溫度數(shù)據(jù)采集。分別，所示Fig1and圖2的下的計算機和系統(tǒng)的整體的框圖。硬件設計A.無線通信模塊NRF24L01是一個無線收發(fā)芯片，工作在2.42.5GHz的高速2Mbps的。無線收發(fā)

5、器包括：頻率發(fā)生器增強SchockBurstTM模型控制器，功率放大器，晶體振蕩器，調(diào)制器，和解調(diào)器。誰的發(fā)射功率，速度，和通信頻道可通過配置整個過程。NRF24L01的功率消耗非常低：電流消耗是9毫安當它工作在發(fā)送模式的發(fā)送功率消耗為-6dB，這是12.3毫安的工作時，在接收模式下。在掉電模式和待機模式下的電流消耗低。這些特點使高效節(jié)能設計更方便。它的接口電路是在圖3所示。從這個數(shù)字可以看出，它是可通過使用微控制器的IO口模擬SPI串行通信。該系統(tǒng)采用MSP430F149作為微控制器，MCU的P3.13.3，P2.52.7作為通用I/ O端口被配置，NRF24L01的CE，CSN，SCK，M

6、ISO，MOSI，IRQ分別連接到控制NRF24L01工作，使用標準的SPI接口的微控制器。B.溫度采集模塊最普遍使用的傳統(tǒng)的溫度檢測熱敏電阻傳感器，但其測量精度低，不可靠的，并且必須通過A / D轉(zhuǎn)換的接口電路，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，那么它可以被發(fā)送到微處理器進行處理。這使得溫度測量裝置的結(jié)構是更復雜的。在同一時間，在系統(tǒng)的安全性和可靠性也降低。因此，本設計采用了單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器，其測量范圍為-55125。在范圍為-1085，分辨率0.0625，溫度測量精度為±0.5。它的優(yōu)點是體積小，功耗低，性能高，抗干擾能力強，

7、易于使用等。的信息交換與微控制器和DS18B20只需要一個I / O端口的線，和電源，讀取/寫入用的溫度轉(zhuǎn)換也可以被來自從數(shù)據(jù)總線，而不需要額外的電源。每個DS18B20都有一個唯一識別號，它特別適合于構成一個多通道，多點的溫度測量系統(tǒng)。 DS18B20的典型應用電路如下圖所示。根據(jù)該DS18B20的電氣特性，一般可以采取兩種方式來測量多點溫度：單口，單總線多點溫度測量和多端口并行驅(qū)動的方法。單口，單總線多點測溫的連接示意圖如下所示。如上圖所示，多個DS18B20級聯(lián)在公共汽車上，一個I / O端口，簡單的連接，從而節(jié)省了硬件資源共享。多端口并聯(lián)驅(qū)動的方法，如下所示。此連接可以節(jié)省時間，接收的

8、命令和數(shù)據(jù)處理，但更多的I / O端口資源的占領。因此，這兩個事實，在此模塊中選擇單端口，單總線連接。C.顯示模塊這樣的設計是由兩部分組成：在發(fā)送者和接收者，所以有兩個顯示模塊。在發(fā)送方，數(shù)碼管顯示圓的四個溫度傳感器的溫度，同時，在接收機中，液晶1602顯示收到的四個溫度。此外，接收器還連接到一個蜂鳴器，該報警，當溫度超過設定的極限，和蜂鳴器的頻率可以通過程序設置。D.串行通信模塊在這個過程中的溫度采集，以溫度實時顯示在電腦上，所以PC機與單片機之間的溝通是必要的。 PC通過RS232電平，TTL電平的MCU不同，因此，使用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232是必要的，它的單片機與PC機之間的相互通信是成

9、功的。該軟件采用了模塊化的設計方法。無線多點溫度測量系統(tǒng)由3部分組成，上位機，下位機和PC。較低的計算機將收集到的溫度信息發(fā)送到上位機。有4個溫度傳感器，但只有一個被允許發(fā)送的數(shù)據(jù)在同一時間。因此，它是必要的傳感器編號和發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)一個特定的通信協(xié)議。該軟件程序分為上位機程序及下位機程序分別。在較低的計算機程序，實時溫度DS18B20傳感器所收集的信息被加載到發(fā)送分組采樣后和編碼，由數(shù)碼管同時顯示。在接到發(fā)射指令，下位機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包發(fā)送到上位機，它會留在模式3時，消耗更少的功率。被表明在圖8的下部的計算機程序的流程圖。上限報警，應考慮而設計的溫度控制程序。比較接收到的溫度值的設定值后，上位機

10、將發(fā)出報警信號，如果接收到的值是滿分限制。因此，上部的計算機程序主要由系統(tǒng)初始化，溫度讀數(shù)，溫度顯示，報警器，無線發(fā)送和信號接收。本節(jié)中的流程圖中的結(jié)果顯示在圖9中。結(jié)論幾個測試表明的數(shù)碼管和液晶的相應的溫度值是相同的，示出的無線模塊NRF24L01的工作穩(wěn)定，同時在低錯誤率。無線模塊的最大傳輸距離約為100米。本文介紹了基于MSP430F149的軟件和硬件的設計，多點無線溫度測量系統(tǒng)的核心。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定，各項指標能滿足設計要求。整個系統(tǒng)是有效的，因為它的精度高（0.0625），低功耗，快速溫度采集，無線傳輸，和低誤碼。溫度報警范圍內(nèi)的設計，是在程序中指定的，如有必要，通過鍵輸入。

11、為了保存數(shù)據(jù)，當電源關閉時，IIC總線可以加入。參考文獻：1陳鐘平，高金定，“設計的智能溫度控制系統(tǒng)基于ATmega16和DS18B20，”現(xiàn)代電子技術，第34卷，第4期，2011年2月，pp.175-177。2沉劍華，楊言勤，和翟曉姝，“原則及應用的16位超低功耗MSP430，”北京：清華大學出版社，第1版。 2004年11月。3賈青，王代華，張之杰，“無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基于nRF24L01的”現(xiàn)代電子技術，第7號，2008，pp.68-70。4王臻，胡青，黃捷，“基于nRF24L01的無線溫度采集系統(tǒng)的設計，”電子設計工程，第17卷，第12號，2009年12月，第24日至26日。5周秀明，曹峻，張淳龍“的設計，溫度檢測及監(jiān)管系統(tǒng)的基礎上DB18B20單芯片，”實驗室科學，第14卷，第1期，2011年2月，第.79-81。6雷建龍，“溫度監(jiān)控單總線數(shù)碼管溫度傳感器DS18B20在礦上，”采礦及加工設備，第34卷，第9期，2006，pp.34-36。7吳昕民，劉田恩，趙海峰，“DS18B20溫度傳感器在知識產(chǎn)權港深西部快速軌道的研究與應用，”內(nèi)蒙古石油化學工業(yè)，18，2008，pp.23-25。8李