无线温度遥测设计分解.doc

HEFEI UNIVERSITY 电子设计竞赛初选试题 设计报告 题目名称 无线温度遥测系统 组 员 无线温度遥测系统设计 摘要 本设计基于STC89C52单片机和无线传输模块设计的无线温度遥测系统，温度测量采用专业的单式数字89C52单片机，即可对环境温度进行实时检测。 关键词：STC89C52单片机 无线传输 NRF2401 DS18B20  目录 1、设计要求 1 1.1．基本要求 1 1.2.发挥部分 1 2、系统设计方案 1 2.1基本设计思路 1 2.2 设计方案选择 2 3、系统模块设计 5 4、系统设计 8 3.1 系统硬件电路设计 8 3.1.1温度数据发射模块 8 3.1.2温度数据接收电路 10 3.1.3温度检测电路 10 3.2 系统软件设计 13 4 参考文献 14 附录1 电路原理图 15 1、设计要求 1.1．基本要求 （1）测温范围10℃～65℃，误差0.5℃； （2）显示位数3位，分辨率0.1℃； （3）测温点到接收点距离2米； （4）可设置温度上限报警； （5）接收点显示测温点数据及声光上限报警信号； 1.2.发挥部分 （1）遥测距离5米； （2）误差0.2℃；具有温度补偿功能； （3）具有特色与创新； （4）测量温度速率小于1秒； （5）多路测量； 2、系统设计方案 2.1基本设计思路 设计系统中采用温度检测模块、数据收集与处理模块、无线信号发射与接收模块、数据显示与温度上限报警模块。由测温模块测出温度后，采集来的模拟信号经过微处理器模数变换，转换为数字信号，由无线数据传输模块把温度数值发送给数据处理模块进行进一步数据处理，在单片机的控制下，按照指定精度在显示模块上显示。通过单片机控制使整个系统能够达到要求的功能。系统设计框图如图1所示。 图1 系统框图 2.2 设计方案选择 方案一、采用单片机为核心控制器，测温采用普通的温度传感器再加A/D转换构成，发射和接收模块用普通的433M或315射频模块构成。该方案电路结构成熟，便于实现，价格便宜，但是抗干扰差，功耗也较高。 方案二、采用单片机为核心控制器，测温采用专业数字温度传感器DS18B20，无线发射接收模块采用集成的nrfl2401b模块。该模块优点抗干扰能力强，测量精确稳定，但整个成本较高。 综上所述，在方案二中，由于采用集成的DS18B20，大大降低了设计期间的工作量，对于竞赛时间短工作量大比较适合，无线模块采用nrf24l01射频模块，提高整个系统的抗干扰性和稳定性，并且满足发挥部分的低功耗要求，所以选择方案二。 总体设计方案框图如图2所示。 1.温度检测模块传感器的选择 方案一：使用热电偶温度传感器。两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量。 方案二：使用TN9红外温度传感器。TN9红外测温模块属于非接触温度传感器，测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，测量距离可以达到30米，回应时间大约0.5秒，温度范围为-33—220°C。测量反应较快，精度比较高。 方案三：使用DS18B20数字温度传感器。DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线”接口的数字式温度传感器，供电电压范围为3～5.5V，测温范围为-55℃～+125℃，可编程的9～12位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出厂设置默认为12位，在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字信号。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，且在使用中不需要任何外围元件。 基于以上的分析和题目的要求，我们选择方案三。 2.无线发射接收模块的选择 在本套系统中，要求的传输距离至少要大于2m，最好能大于5m，传输速率至少要在每秒1KB以上。目前的近距离数据传输模块主要有红外线传输和射频信号传输。 方案一：红外线传输。它通过数据电脉冲和红外光脉冲之间