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1、基于PT100热电阻的具有无线传输功能的温度变送器硬件设计 摘 要 本课题是基于PT100热电阻的具有无线传输功能的温度变送器硬件设计。 以ADC0809，80C52单片机系统和NRF905无线通讯为核心，采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串行型模数转换器ADC0809进行A/D转换，把信号调解转换为电压信号，80C52单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值，将变换后的代表测量温度的电流值以无线方式进行传输。当检测到的温度值超高最大值或者小于最小值时，声光报警器报警。 本设计包括温度传感器，A/D转换模块，数据传输模块，温度显示模块以及无线发送接受模块五个部分。通过对各个模
2、块的功能分析，得出了该系统的设计方案，从软硬件两方面对系统进行了详细描述，最后通过对系统的反复调试与分析，验证了系统的功能。关键词 单片机，PT100热电阻，ADC0809，NRF905，温度检测 ABSTRACT This topic is based on the PT100 resistance temperature transmitter with wireless transmission functions of hardware design . ADC0809 80C52 microcontroller system with NRF905 wireless communic
3、ation as the core.Simulated PT100 temperature sensor to test the only; Type serial adc ADC0809 for A/D conversion, the signals mediation is converted into A voltage signal ， 80C52 microcontroller interface set eight digital tube LED real-time display temperature and will transform the representative
4、s of the measuring temperature of current value transmitted wirelessly. High temperature value detected by the maximum value or smaller than the minimum value，Sound and light alarm alarm. This design including temperature sensor, A/D conversion module, data transmission modules, temperature display
5、module and wireless transmission module of five parts. Through analysis of the function of each module，Results of the system design,from both hardware and software aspects of the system are described in detail,Finally, through repeated testing and analysis system to verify the functionality of the s
6、ystem.Keywords microcontroller， PT100 resistance，ADC0808，NRF905，Temperature detection目 录前言 1第1章 绪 论 2 1.1课题背景2 第2章 硬件设计3 2.1单片机转换器选型3 2.1.1单片机选型3 2.1.2模数转换器选型4 2.1.3显示方案确定4 2.2. 温度信号的获取与放大5 2.2.1元件介绍5 2.3放大电路设计7 2.4模数转换单元电路的设计7 2.5键盘电路的设计10 2.6 LED显示电路的设计11 2.6.1 LED数码管介绍11 2.6.2 LED数码管性能检测11 2.6.3
7、LED的几种八段编码14 2.6.4 LED数码管的显示14 2.6.5 LED显示原理电路图15 2.7 声光报警器设计16 2.8 80c52单片机介绍及其接口电路16 2.8.1 80c52单片机结构 16 2.8.2 单片机的时钟电路17 2.8.2.1 内部时钟电路17 2.8.2.2 外部时钟电路18 2.8.3 单片机的复位电路18 2.9 NRF905无线收发模块设计22 2.9.1 NRF905简介22 2.9.2NRF的工作模式24 2.9.3 器件配置26 2.9.4 应用电路28 第 3章 软件设计29 3.1主程序流程29 3.2.1模拟量的采集与处理 30 3.2.
8、2 A/D转换31 3.2.3键盘管理31 3.2.4 声光报警模块32第 4 章 系统调试34 4.1硬件调试34 4.2软件调试34 4.3 系统调试35 4.4 仿真结果与数据35第 5 章 结论与展望36 5.1 结论36 5.2展望37参考文献38致 谢39附录 1总体电路图40附录2 源程序41 前 言 随着科学技术的突飞猛进，温度检测技术也得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求也越来越迫切。温度检测以及收发控制技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类检测技术的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于检测的对象包括各种物理
9、量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等干扰因素。温度采集与处理技术主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得温度变送器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求。为了提高对温度变送器/传感器的认识和了解，尤其是对温度变送器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控及无线收发系统。文中用于温度信号采集及放大模块，A/D转换，数据传输
10、，LED显示，NRF905无线收发模块，都与实际应用密切结合，本文详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现无线发送的原理过程。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过LED显示并且无线传输，实施温度监控，并且有报警功能。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，数据传输模块，温度显示模块和无线收发模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题的要求。第 1 章 绪 论本章主要介绍了该设计基本原理，整体方案的设计，然后细化到每个模块的方案选择，最后根据设计方案
11、进行了整个论文的章节安排。1.1课题背景在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你是生活在哪里，或者从事什么工作，无时无刻不在与温度打交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金，钢铁，石化，水泥，玻璃，医药等等行业，可以说几乎80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。在工业以及各种民用领域，测温装置广泛使用。过去，它们常常独立工作。现在，随着网络化技术的发展，人们越来越需要从远程获取温度信号，以提高系统整体上的监控能力以及全局管理水平。温度信号所需传输的距离越来越长，数据的实时性，可靠性，安全性都要有所保证。现场总线技术作为一种专为工作在恶劣环境的现场
12、装置进行数据交换的数字通信技术，已被广泛应用于具有温度变送器/传感器的网络。 在当今的传感器领域，温度传感器正朝着多功能，总线标准化，高可靠性及安全性，高精度，发展。 目前主要有单点和多点两种温度测量仪器表。对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻，热电偶等传感器的测量精度高，测量范围广，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在200800摄氏度之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.0010.01之间。自带LED显示模块，有的还有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表，相对与单点的测温精度有一定的差距，虽然实现
13、了多路温度的测温，但价格昂贵。本课题以PT100热电阻为温度检测元件，设计一个具有无线传输功能的温度变送器。第 2 章 硬件设计 2.1 单片机转换器选型 根据题目要求系统可以分为以下几个模块：温度获取与放大模块，A/D转换模块，温度显示模块，键盘控制模块，声光报警模块和无线传输模块。系统的基本框图如图2-1所示 图21系统的总结构框图 温度传感器将采集的信号放大再通过A/D转换后传输给核心控制器也就是单片机。单片机运算后通过LED显示温度值，再通过键盘电路更改显示温度的上下限值，当温度低于下限或高于上限温度值时启用声光报警系统，将正常范围内的温度值通过NRF905进行无线传输2.1.1单片机
14、选型 MCS-51单片机系列简介：在HOMS技术大发展的背景下,INTEL公司在MCS-48系列的基础上于1980年推出了8位MCS-51系列单片机。它与以前的机型相比，功能增强了许多，就其指令和运行速度而言，超过了INTEL8085的CPU和Z80的CPU，成为工业控制系统中较为理想的机种。较早的MCS-51典型时钟为12MHz，而目前与MCS-51单片机兼容的一些单片机的时钟频率达到40MHz甚至更高，现在已有400MHz的单片机问世。 51系列是基本型，包括8051、8751、8031、8951.这四个机种区别，仅在于片内程序存储器。8051为4KBrom，8751为4KBEEPROM，8031片内无程序存储器，8951为4KBEEPROM。其他性能结构一样，有片内128B RAM，2个16位定时器/计数器，5个中断源。其中，8031性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品 ，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版
