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基于单片机的无线多路温度数据采集系统设计()

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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

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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

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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

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的,而单片机的串口是TTL电平的,两者之间必须有一个电平转换电路,我们采用了专用芯片MAX232进行转换。温度数据的无线传输主要基于低功耗无线传输模块PTR2000,无线数据传输模块的关键器件是无线收发芯片,本设计选择了NFR401系列的芯片,PTR2000的通信速率最高为20BIT/S, PTR2000无线数据传输模块可以利用串口进行数据的传输有三种工作模式

1,发送在发送数据之前,应将模块先置于发射模式,即TXEN=1.然后等待至少5ms后<接收到发射的转换时间)才可以发送任意长度的数据。发送结束后应将模块置于接收状态,即TXEN=0.

2, 接收:接收时应将PTR2000置于接收状态,即TXEN=0.然后将接收到的数据直接送到单片机串口。

3,待机:当PWR=0时,PTR进入节点模式,此时的功耗大约为8uA,但在待机模式下不能接收和发射数据。

数据的收、发由AT89C51控制。首先,对系统要进行初始化,让NRF401

进入待机状态:使单片机工作在串口通信方式,利用单片机的中断响应,对NRF40l芯片的相应引脚进行控制,实现数据的接收或发射。数据经过无线传输及接收后再被传输至接受端的AT89C51单片机中,然后再由单片机将数据转化为可以由液晶显示板1602显示的数据。1602液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符。 最后通过液晶显示屏和数码管的温度数据对比,判断进行无线的温度传输数据是否正确。

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第四章 各个元器件及芯片简介

4.1 AT89C51单片机介绍

AT89C51单片机简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器

本。

1.主要特性:

1、与MCS-51 兼容2、4K字节可编程闪烁存储器 3、1000写/擦循环数据保留时间10年 4、全静态工作,0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定 5、128*8位内部RAM32可编程I/O线 6、两个16位定时器/计数器 7、5个中断源 8、可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式 9、片内振荡器和时钟电路 2.主要管脚说明:

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基于单片机的无线多路温度数据采集系统设计()

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/
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