基于单片机的无线温度监测系统实现

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  •     随着信息科学与微电子技术的发展, 温度的监控可以利用现代技术使其实现自动化和智能化。多路无线温度监控系统就是朝着这一目标进行设计的。本次设计要求利用单片机及无线传输模块实现无线温度监测系统,实现温控范围调节及其超温范围报警。

      1 技术要点

      由于本系统是一个实时监控的系统, 对温度的采集控制是实时的, 所以温度采集的时间间隔, 数据发送接收的时间差,单片机与PC 机之间数据的传送速度以及上位机程序对数据的分析处理是本系统的关键。通过对温度传感器,无线模块的优化选择,实现单片机与PC 机通过高速USB 接口进行通信及对上位机代码的优化实现本系统的实时监控功能, 同时还要考虑的是温度传感器的各个参数,无线模块的参数,以及硬件电路的优化搭建问题。

      2 硬件及软件设计

      为了使系统能够最优化的工作, 系统的硬件器件选择将是十分重要的问题。

      (1)温度传感器的选用

      系统是做温度监控的, 首要的工作就是如何选取温度传感器, 正确的选择温度传感器对系统的性能和价格有着重大的影响。就温度传感器的温度测量范围、精度、响应时间、稳定性、线性度和灵敏度。等几个因素的比较分析,本系统选用的是美国DALLAS 半导体公司生产的DS18B20 温度传感器。选用该传感器的原因有: ①DS18B20 与微处理器仅需要一条线即可实现双向通讯,简化连接难度;②无需其他的AD 转化器件,降低成本, 也减少了硬件制板的费用; ③可供使用电压范围大:3.0V 到5.5V 都可以使用,器件的功耗较低;④测温分辨率高,最高可达0.125 度,便于温度精确控制;⑤支持多点测试,多个DS18B20 可以并联在一根线上,实现多点测温。

      (2)无线模块的选用

      本系统是多点监控, 同时他的数据传输是通过无线传输的,所以无线传输模块的需要支持多点的数据的传送。考虑稳定性, 传输数据的速度, 错误率等方面, 本系统选用的是NRF905 无线数据传输模块,选择该模块的原因有:①433MHZ开放ISM 频段免许可证使用,无需额外申请频段;②传输速率高,最高数据传输速率可达50KB,满足实时监控的需要;③自带有CRC 纠错功能,抗干扰能力强。所需电压仅3.3V,功耗低;④125 个频道,支持多点通信,满足系统多点监控的需要。

      (3)主控芯片选用

      ATmega16 是ATMEL 公司推出的一款基于AVR RISC 构架的低功耗CMOS 的8 位单片机。ATmega16 在16MHz 时有16MIPS 的运算速度,具有两周期硬件乘法器,从而使得设计人员可以在功耗和执行速度之间取得平衡, 且非易失性程序和数据存储器资源较大能满足程序代码设计需要。外设资源丰富:2 个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时/计数器;一个独立预分频器和比较/捕捉功能的16 位定时/计数器;支持4 路PWM 输出、8 路10 位ADC。支持TWI 接口、USART、SPI 接口多机通信满足扩展功能的需要。

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