基于NRF905多点无线温度采集系统设计.doc

基于NRF905多点无线温度采集系统设计 摘要 多点无线温度采集系统是利用发送端实时温度的采集，并将结果传输到接收端。以达到对温度的比较、控制。本设计用STC89C52单片机为主要硬件，设计了包括温度采集，报警温度设定，温度显示等外围电路。且对所设计电路给出了相应的软件设计，包括串行口初始化，数据采集和数据传输的程序。在温度测量部分采用具有“一线总线”接口的数字传感器DS18B20，实现单线多点数据采集。 多点无线温度采集系统是典型的集散式控制系统。由发送端、接收端、和通讯网络三部分组成。 方案设计与论证 1.无线传输方案选择 方案一：采用Zigbee器件CC2430传输数据，具有稳定性强，传输距离远等特点。 方案二：采用单片射频收发器NRF905传输数据，其特点是避免无线通信碰撞，易于对多点的无线温度设计，工作电压1.9V到3.6V。 方案论证：方案一传输距离远，且其内置有51控制器，故价格昂贵；方案二虽传输距离不如方案一，但其工作电压小，耗能低，使用方便，且价格合理。所以综合多方面考虑，选择方案二。 2.温度采集方案选择 方案一：采用双端集成电路温度传感器AD590采集温度，可采集的温度范围-55度至+150度 方案二：采用DS18B20温度传感器，它是将采集到的温度数据以“一线总线”串行传送给单片机并进行相应处理。 方案论证：方案一需要模拟转数字电路，成本高，精确度低，且电路繁多；方案二只需要一个元件，成本低，精确度高，单总线可同时连接很多温点，且电路简单，使用方便。所以选择方案二。 3.数据显示方案选择 方案一：采用数码管显示采集到的温度，显示清晰，寿命较长，故障率低，且价格便宜，但显示容量有限。 方案二：采用12864液晶显示数据，显示内容丰富，华丽，容量大，但价格昂贵。 方案论证：方案一中根据数码管价格便宜，显示清晰这些特点，故应用广泛，所以在温度采集部分中，选择方案一。 方案二由于价格昂贵，应用范围不如方案一，但其显示内容丰富，且在接收模块中需要同时观察多个采集点，所以，接收部分应选择方案二。 系统总体设计方案及实现方框图 总体方案描述 系统的原理框图如图1-1所示，其主要由传感器、发射电路、接收电路、，以及显示器组成温度采集部分由数字温度传感器芯片DS18B20，单片机STC89C52，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器将采集的数据送回单片机，经处理后显示在数码管上，相应的LED灯发生变化；接收天线接收来自传感器的温度数据，经过处理、在12864液晶上显示，且蜂鸣器、LED灯做出反应。 图1 总体框图 理论分析与电路设计 1.主控电路 如图1-2为无线温度采集系统的主控电路图，其中以STC89C52单片机为核心，对采集及接收到的数据进行处理后传送到显示器上，并控制LED灯做出指示,图中，NRF905接的是无线数据输入输出口。其中，单片机正常工作，必须连接基本电路。包括基本电路和复位电路。 （1）晶振电路 单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本系统采用内部时钟方式。如图，在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振，作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C11和C22可以稳定振荡频率，并使快速起振。本电路选用11.0592MHZ，C11、C22为30 PF。 复位电路 复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始，单片机RESET引入高电平并保持2个机器周期，就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。图中采用后一种复位电路。 当RESET获得高电平，随着电容C5的充电，RESET引脚的高电平将逐渐下降。若该高电平能够保持2个机器周期，就可以实现复位操作。 图2 主控电路图 2．显示电路 如图1-3为无线无线温度采集系统显示电路，分为数码管显示电路和12864液晶显示电路。介于它们各自的优越性，我们将温度采集部分的显示电路用数码管作为显示器，将温度接收部分的显示电路用12864液晶作为显示器。 其中，LED数码显示管有静态显示方式和动态显示方式，本系统采用串行输出的静态显示方式。利用4片串转并芯片74LC573将控制器输出的串行数据转换成并行数据输出，用来驱动4位LED数码显示管显示数据。12864液晶由5V电压驱动，带背光，内置8192个16乘16点阵、128个字符及64乘256点阵显示RAM。与外部CPU接口采用并行或串行两种控制方式。 图 3 显示电路 3．电源转换电路 . 如图1-4为5V转3.3V的电源转换电路，由于NRF905的最大工作电压为3.