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1、武汉工程大学邮电与信息工程学院邮电与信息工程学院 现代测控技术综合实验 课程设计题 目无线温度采集系统设计 专 业 班 级09测控技术及仪器01班 学 号0941050120 姓 名吴双优 指 导 教 师李国平 学 院 名 称邮电与信息工程学院 2012年 7 月 3日中文摘要多路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、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。考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个
2、点以上。本文设计多路无线温度监控系统。本设计是以Atmel公司的AT89S52单片机作为控制核心，提出以DS18B20的单总线分布式温度采集与控制系统。多个温度传感节点通过单总线与单片机相连形成分布式系统。控制器通过温度传感器实时检测各节点的温度变化，并在12864液晶显示屏上循环显示各节点温度的变化。通过串口将检测到的温度信息回馈到上位机（PC机），从而远程实现对整个系统的检测。英文摘要Many paths wireless temperature gathering system can be widely used in temperature measurement or corres
3、ponding convertible for temperature quantity or power supply fault monitoring of industrial, agricultural, environmental protection, service, safety monitoring projects, for example: the city street lamp fault detection and power supply line, urban communities to guard against theft surveillance hea
4、ting detection, large warehouse temperature detection, industrial production and control, temperature measurement and control, environmental protection agricultural production engineering, fault monitoring project, etc. Given that many industrial environment of the multi-point monitor temperature, g
5、enerally need to measure dozens of point above. In this paper the design and wireless temperature measurement and control system. This design is the Atmel company AT89S52 SCM as control core, offered to single bus chip DS18B20 distributed temperature gathering and control system. Multiple temperatur
6、e sensor nodes connected through a single bus and single chip formed a distributed system. Controller through the temperature sensor real-time detection of each node temperature change, and in 12864 the LCD screen circulation shows every node temperature changes. Through a serial port will detect te
7、mperature information feedback to the PC (PC), so as to realize the remote to the whole system detection. 总体方案设计：1、 整体结构：系统由4个节点，控制器，上位机构成。节点：温度传感器DS18B20，单片机MSP430F1232，无线接收模块NRF905，两个CMOS开关，1个高能电池。控制器：液晶显示器12864，单片机AT89S52,有线通讯模块NRF905，电源（220V转为5V）,无线通讯模块MAX232和MAX485，按键开关。上位机：PC机（labview编程）。2、重要元
8、器件简介2.1 DS18B20简介温度芯片DS18B20是Dallas公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式。测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内，精度为0.5。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。由于每一个DS18B20都有唯一系列号，因此多个DS18B20可以存在同一条单总线上。这允许许多不同地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HAVC环境控制，建筑物、
9、设备或机械内的温度检测，以及过程监控和控制中的温度检测等3。DS18B20的内部结构如图2.2.1-1所示。图2.1-1 DS18B20方框图DS18B20有4个主要的数据部件：1、64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。2、温度灵敏元件。 3、非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。4、配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。其中R0、R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时R0、R1置为缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得
10、合适的分辨率。 表 2.1-1 分辨率关系表R0R1分辨率/bit最大转换时间/us00993.750110187.510113751112750高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表2.2.1-2所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表2.2.1-2所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表2.1-2 DS18B20存储器温度LSB温度MSBTHTL保留保留计数寄存器计数寄存器8位CRC
11、2.2 MSP430F1232单片机的简介： MSP430系列单片机是TI公司推出的功能强大的超低功耗16位混合信号处理器。该系列单片机以其极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式等特点，被广泛应用于便携式仪表、智能传感器、实用检测仪器、电机控制等领域。为了最大限度地利用单片机端口和片内外设并降低设计成本，本设计选用MSP430F1232，该单片机有3个并行端口，一个RS485串行通讯口，同时内置10位AD采样器，可完全满足温湿度采样的精度要求。2.3 NRF905无线收发模块的简介：NRF905单片无线收发器是Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.
12、9-3.6V，32引脚QFN封装（5mm5mm），工作于433/868/915MHz3个ISM频道。NRF905的所有配置都通过SPI接口进行。SPI接口由5个寄存器组成，一条SPI指令用来决定进行什么操作。SPI接口只有在掉电模式和Standby模式是激活的。2.3.1器件配置 1）状态寄存器（Status-Register） 寄存器包含数据就绪DR和地址匹配AM状态。 2）RF配置寄存器（RF-Configuration Register） 寄存器包含收发器的频率、输出功率等配置信息。 3）发送地址（TX-Address） 寄存器包含目标器件地址，字节长度由配置寄存器设置。 4）发送有效数
13、据（TX-Payload） 寄存器包含发送的有效ShockBurst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。 5）接收有效数据（RX-Payload） 寄存器包含接收到的有效ShockBurst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。在寄存器中的有效数据由数据准备就绪DR指示。2.3.2接口1）模式控制接口： 该接口由 PWR 、TRX_CE、TX_EN组成控制由nRF905组成的高频头的四种工作模式：掉电和 SPI 编程模式；待机和SPI编程模式 ；发射模式；接收模式。 2）SPI接口： SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参
14、数；在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。 3）状态输出接口： 提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。2.3.3外围的RF信息1）晶体规格 为了实现晶体振荡器低功耗和快速启动时间的解决方案,推荐使用低值晶体负载电容。指定CL=12pF是可以接受的。但是，也可能增大到16pF。指定一个晶体并行相等电容,Co=1.5pF也是很好的，但这样一来会增加晶体自身成本。典型的设定晶体电容Co=1.5pF，指定Co_max=7.0pF。 2）外部参考时钟 一个外部参考时钟如MCU时钟，可以用来代替晶体震荡器。这个时钟信号应该直接连接到XC1引脚，XC2引脚为高阻态。当使用外部
15、时钟代替晶体时钟工作时，始终必须工作在Standby模式以降低电流消耗。如果器件被设置成Standby模式而没有使用外部时钟或晶体时钟，则电流消耗最大可达1mA。 3）微处理器输出时钟 在默认情况下，微处理器提供输出时钟。在Standby模式下提供输出时钟将增加电流消耗。在Standby模式电流消耗取决于频率和外部晶体负载、输出时钟的频率和提供输出时钟的电容负载。 4）天线输出 ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，通过RF扼流圈，或者通过天线双极的中心点。在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200-700范围内，通过简单的匹配网络或RF变压器（不平衡变压器）可以获得较低的阻抗。2.4 12864液晶的简介：12864是128*64点阵液晶模块的点阵数简称。液晶屏类型：STN FSTN 。模块显示效果：黄绿底黑字 蓝底白字 白底黑字。视角：6点钟，
