内容发布更新时间 : 2024/12/23 23:40:04星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第二章 方案论证
<一）温度采集方案
方案一：模拟温度传感器。采用热敏电阻，将温度值转换为电压值，经运算放大器放大后送A/D转换器将模拟信号变换为数字信号，再由单片机经过比较计算得到温度值。优点：应用广泛，特别是工程领域，采用不同的热敏电阻，可实现低温到超高温的测量。缺点：必须采用高速高位A/D转换器，系统复杂，成本高，还以引进非线性误差，得通过软件差值修正
方案二：采用集成数字温度传感器DS18B20。该传感器采用单总线接口，能方便的与单片机通信。测温范围从-55到+125,测温精度9-12位可调，12位时最大转换时间为750ms，完全满足本设计的要求。缺点：不能实现高温测量。 从上各种因素，我们采用数字温度传感器方案。 <二）无线数据传送方案
方案一：采用GSM模块。GSM<公用数字移动网通信）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统，本设计可利用其短消息服务来传输温度数据。优点：网络覆盖广，可实现远距离传输。缺点：成本高，无法实现实时性。
方案二：该采用无线传输模块PTR2000。该器件将接收和发射合接为一体； 工作频率为国际通用的数传频段433MHZ；采用FSK调制/解调，可直接进入数据输入/输出，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；采用DDS<直接数据合成）+PLL频率合成技术，因而频率稳定性极好；灵敏度高达—105bBm；工作电压低<2.7V），功耗小，接受待机状态电流仅为8μA； 具有两个频道，可满足需要多信道工作的场合；工作数率最高达20kbit/s(也可在较抵速率下工作，如9600bps>； 超小体积，约40×27×5mm；可直接与CPU串口进行连接<如8031），也可以用RS232与计算机接口，软件编程非常方便 基于上述考虑，采用方案二。 <三）显示界面方案
35 / 34
方案一：用数码管显示，优点：结构简单，成本低。缺点：只能显示一测量点和有限的符号。
方案二：采用LCD显示。可以实现 中英文操作提示，方便人机交换。能同时显示多点温度值，通过键盘操作可快速翻屏浏览或监控一测量点温度值。缺点：价格高，体积增大。
本系统设计为多点温度采集情况，所以选择LCD显示
6 / 34
第三章 系统总体设计
3.1 系统总体分析
无线温度数据采集系统是一种基于单片机射频技术的无线温度检测装置，本设计由温度采集部分，发送/接受部分，显示部分组成，温度采集部分由八个一线式数字温度传感器、AT89C51单片机、看门狗电路、键盘电路、晶振电路、复位电路、报警电路、数码管显示电路组成，采集到的温度数据在单片机的处理下在数码管上显示，同时传输到接收单元。发送部分采用无线传输模块PTR2000,模块在内部集成了高频发射，高频接受，PLL合成，FSK调制、参量放大，功率放大，频道切换等功能，单片机不能与无线模块直接通信，需通过串口电路进行数据的传输，串口电路采用RS232串口通信电路，显示部分采用1602液晶显示屏，AT89C51单片机以及单片机的外围电路由独立按键电路，晶振电路，复位电路组成。系统设计框图如下：
看门狗电路 晶振电路 八路温度数据采集电路 键盘电路 单 片 机 发送模块系统框图
7 / 34
数码管显示电路 发送模块
晶振电路 复位电路 单 片 机 接收模块系统框图
显示电路 接收模块
3.2设计原理
无线温度采集系统是一种基于无线模块的温度检测装置。本系统由温度采集部分和接收/发送机，以及显示芯片组成。温度采集部分由八个数字温度传感器芯片18B20，单片机AT89C51，低功耗的无线收发模块等组成，传感器采用寄生电源的方式即VDD与GND同时接地，八个温度传感器串接在P1.1口，同时采用结型场效应管进行驱动；数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。打开电源后，本系统由单片机AT89C51向单线数字温度传感器DS18B20芯片发出指令进行测温根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。在硬件上，DS18B20与单片机的连接采用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。然后数据被传输至单片机AT89C51，八位数据分两次传输，再由单片机编程为可以由数码管显示的四位数据，因为51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和无线收发模块之间进行串口通讯。进行串行第一位为正负温度数据，后三位为带小数点的当前温度。数据也被送至低功耗无线传输模块进行无线传输。通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平
8 / 34