《基于无线网络的温度采集系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于无线网络的温度采集系统.doc（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计基于无线网络的温度采集系统设计学生姓名马丽学 号080910140学 院计算机与电子工程学院专 业电子信息工程班 级电信0804指导教师倪文志职 称实验师湖 南 商 学 院2012年6月湖南商学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计作者签名： 年 月 日湖南商学院毕业设计 内容摘要 由于
2、数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有很多温度测量和采集的系统，但很多温度采集系统存在功能单一、采集速率低、稳定性不高，操作复杂，并且对温度测试环境要求比较高等等的许多问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的温度数据采集系统。基于单片机的温度数据采集系统是由将来自DS18B20数字温度传感器的信号直接传输给单片机从机，单片机从机经过信号处并通过nRF2401无线模块发送给单片机主机，并在主机上显示出温度，同时实现温度过高或者过低的报警功能，温度超过50摄氏度时语音报警说明温度过高，温度低于20摄氏度时语音报警说明温度过低。
3、该设计具有数据处理界面友好、功能强大、性价比高、显示直观、应用广泛等特点，可以广泛应用于智能家居、机电一体化、仪表、仪器、工农业控制等许多领域。关键词无线；温度采集；单片机；报警 ABSTRACTsince the wide range of data acquisition system, which involves the measurement signal and the type of signal source more and more, Surveyors are increasingly high requirements of the domestic now have
4、a lot of data acquisition and measurement system But there are many single function systems, collecting less access, low collection rate, complicated operations, and the demands of the test environment and other issuesIt requires abroad scope of application, high reliability and low-cost data acquis
5、ition systemBased on single-chip wireless temperature data acquisition system from the DS18B20 digital temperature sensor signal is transmitted directly to the microcontroller slave microcontroller slave signal processing and temperature nRF2401 wireless module is sent to the microcontroller host an
6、d displayed on the host, while temperature is too high or too low alarm function. The design has a powerful data processing, display and intuitive, friendly interface, cost-effective, wide range of applications can be widely used in many areas of industrial control, instrumentation, instrumentation,
7、 mechanical and electrical integration, and smart home. KEY WORDS Wireless；Temperature Acquisition ；Microcontroller ；Alerting目 录1 绪论11.1 设计目的11.2 课题的研究现状和发展趋势11.2.1 课题的研究现状11.2.2 发展趋势32 总体方案设计42.1 系统方案比较与选择42.1.1 控制器模块比较与论证42.1.2 温度传感器模块比较与论证52.1.3 无线模块的比较与论证52.1.4 键盘显示模块的比较与论证62.1.5 电源模块比较与论证62.2 系
8、统最终方案72.3 系统总体设计83 硬件电路的设计103.1 主控模块的电路设计103.1.1 SPCE061A简介103.1.2 SPCE061A性能103.1.3 结构概览113.1.4 芯片的引脚排列和说明113.1.5 凌阳开发板电路133.2 电源电路143.2.1 外部稳压电路143.2.2 凌阳单片机板稳压电路153.2.3 12v防爆聚合物锂离子蓄电池153.2.3 电源自动切换电路153.3 温度采集电路163.3.1 DS18B20简介163.3.2 DS18B20的4个主要数据部件173.3.3 DS18B20的高速缓存存储器183.3.4 电路设计183.4 无线模块
9、电路183.4.1 nRF2401A无线模块基本特性与参数指标183.4.2 nRF2401A无线模块功能简介183.4.3 nRF2401A无线模块结构示意图193.4.4 nRF2401A 及其外围电路193.4.5 nRF2401A 电源指示电路203.4.6 nRF2401A 接口电路203.5 键盘显示电路213.5.1 LED显示器件的工作原理213.5.2 HD7279A键盘显示电路设计233.5.3 HD7279A芯片简介233.5.4 HD7279A特点233.5.5 HD7279A引脚及说明244 软件设计244.1 主控制程序设计254.2 无线模块nRF2401程序设计
10、264.3 HD7279程序设计264.4 DS18B20温度采集模块程序设计275 调试及结果275.1 测试环境及工具275.2 测试方法275.3 测试结果及分析285.4 误差分析285.4.1 DS18B20的误差285.4.2 温度计测量误差285.5 偏差分析296 总结29参考文献：30致 谢32附录1： 61板原理图34附录2： 主机部分主程序35附录3： 从机部分主程序35附录4： 无线模块NRF2401A程序37附录5： 无线模块NRF2401A通信协议程序46附录6： HD7279 凌阳驱动程序47附录7： DS18B20温度采集模块程序53基于无线网络的温度采集系统设
11、计1 绪论1.1 设计目的利用单片机技术、无线传输技术、温度测量技术等知识设计一个基于凌阳单片机控制的无线温度采集系统，以DS18B20为传感器，检测比较精确的温度信号，并通过无线传输模块将一个点的温度信号传到另一个地方。其涉及的知识面较广，它涵盖了电子、机械、软件学等领域。通过本次设计掌握一般自动控制系统的软件（如C语言、汇编语言），单片机以及其他芯片和模块（如SPCE061A、DS18B20、nRF2401、HD7279）的设计原理及实现方法，能提高对系统设计的总体试和整体把握能力，熟悉系统的开发安装调试过程，给大学画上一个句号。1.2 课题的研究现状和发展趋势1.2.1 课题的研究现状2
12、1世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代测控设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。温度是工业、农业生产中常见以及最基本的参考数据之一，在生产过程中常需要对温度进行检测和控制，采用微型计算机机进行温度检测、信息存储、数字显示及实时自动控制，对于提高产品质量和生产效率以及节约能源等都具有特别重要的作用。伴随农业科技和工业科技的飞速发展，温度测量的需求越来越多，也越来越重要。但是在一些特定的环境下温度监测范围大,待测点距离远,布线非常不方便。这时就要
13、采用无线的方式对温度数据进行传输。 当今无线通信存在于我们人类生活的方方面面。短距离通信的有蓝牙、红外线等。远距离通信的有GPS，手机等等。二十一世纪是无线通信应用高速发展的时代，手机，GPS导航仪现在尤其火热，几乎每人都有手机，大部分车辆都安装了GPS导航仪。但是无线温度测量系统发展非常缓慢。这是由于电子元器件在温度过高或者过低的时候无法工作。但是在常规的温度测量的实际应用当中，比如说粮食仓库环境或者工业化学反应的温度测量等等，无线温度测量系统还是能够满足测量的需求的。就无线温度测量系统来说，我们仅仅需要在待测点放置一个传感器和一个能处理传感器数据的单片机与能发送数据的无线模块。此时，主机外
14、围含有的键盘显示模块可以起到人为控制的作用，同时可以方便直观的观察到温度数据，人在此时可以针对性地作出一些反应。无线模块的使用即节约了系统的成本，又减少了工作量，同时使用更加长久，因为线路在一定环境下容易腐蚀和损坏，我们在家里也会常常出现电线被老鼠咬坏的情况，基于更加安全和稳定的考虑，在使用的趋势上会越来越趋向于使用无线模块，不仅仅是温度测量系统，其他的更多的系统会更多地应用到无线，无线是未来的一个整体趋势。无线温度采集系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或供电故障监控的工业、农业、环保、服务业、安全监控等工程中，例如：城市路灯故障检测和供电线路防盗监视、环保工程、大型仓库温度检测、城市居民小区供热检测、大型仓库温度检测、工业生产测控、农业生产温度测控、环保工程、故障监控工程等。考虑到许多工农业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上。本文设计多点无线温度采集系统。本设计是以凌阳公司的SPCE061A单片机作为控制核心，以DS18B20为采集终端的温度采集与控制系统。设定与键盘和显示部分相连的单片机为主机，每个温度传感器对应一个单独的单片机，设为从机。主机与从机之间通过无线
