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于基ds18b20的单片机无线温度采集系统--毕业设计.doc
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2013 届 本 科生毕业论文 存档编号
毕 业 论 文 (设 计 )
论文(设计)题目 基于单片机的无线温度测量系统
English Topic The wireless temperature measurement system
based on single chip microcomputer
系 别 物理与电子工程学院
专 业 自 动 化
班 级
学 生
指导教师
2013 年 5 月 15 日
基于单片机的无线温度测量系统
摘要:温度检测在日常生活、工作和工程实践中具有重要的应用。随着生活水平
的提高和科学技术的进步,无论是工业还是农业或者是日常生活中对温度检测的
要求越来越高,要求能进行一定距离的传输。基于这点本设计主要基于 MCS-51 单
片机并由温度传感器、无线传输器、LED 数码管和上位机组成的同步显示的温度
采集系统解决了这个日常生活工作中的问题。工作场所的温度采集用到了温度采
集芯片 DS18B20 来达到一定的准确度和精确度,最后采用 nRF24L01 模块对采集
到的温度数据进行无线传输并通过由单片机控制的数码管显示当前温度,从而能
打破传统温度操作受到距离限制的缺陷的同时便于温度的读取。在经过软硬件测
试后,我们基本实现了用温度传感器采集温度,用 nRF24L01 进行一定距离传输后
在接受端的上位机软件上显示出来的模型。传输距离>50m,温度范围达到 0 至 125
摄氏度,精度 1 摄氏度。
关键字: MCS-51;nRF24L01;LED 显示;温度传感器;无线传输
The Wireless Temperature Measurement System Based on
Single Chip Microcomputer
Abstract:Temperature detection in the daily life, work, and has important application in
engineering practice. With the improvement of living standards and the progress of
science and technology, whether agricultural or requirement for temperature detection
in daily life can request for a distance of transmission. Based on that this design is
mainly based on MCS - 51 single chip microcomputer and the temperature sensor,
wireless transmitter, LED digital tube and upper unit into synchronous display of
temperature acquisition system solved the problems in daily life. Workplace sampling to
temperature chip DS18B20 temperature to achieve the precision and accuracy, the last
of the collected temperature data by module nRF24L01 wireless transmission and
through digital tube display the current temperature controlled by single chip
microcomputer, which can break the traditional operating temperature, is limited by
distance of defects and easy to read temperature. After the hardware and software
testing, we basically achieved with a temperature sensor to collect temperature, after a
certain distance transmission with nRF24L01 in accept the PC software displayed on the
model. Transmission distance > 50 m, the temperature range of 0 to 125 degrees Celsius,
the precision of 1 c.
Keywords: MCS-51; NRF24L01; LED display; Temperature sensor; Wireless
transmission
目 录
引 言 ...............................................................................................................................1
1 系统结构及工作原理...................................................................................................2
1.1 系统结构 ............................................................................................................2
1.2 系统控制核心——AT89C52 ............................................................................2
1.2.1 单片机的引脚介绍..................................................................................2
1.2.2 单片机内部资源介绍..............................................................................4
1.3 系统工作原理简介 ............................................................................................5
1.3.1 数字温度传感器 DS18B20 ......................................................................7
1.3.2 无线传输...................................................................................................7
1.3.3 LED 显示 ..................................................................................................9
2 下位机部分介绍.........................................................................................................11
2.1 DS18B20 温度采集模块 ..................................................................................11
2.1.1 DS18B20 简介 ........................................................................................11
2.1.2 DS18B20 的测温方法 ............................................................................12
2.2 LED 数码显示模块 ..........................................................................................14
2.3 nRF24L01 无线发送模块.................................................................................17
3 上位机部分介绍.........................................................................................................20
3.1 无线接收模块 ..................................................................................................20
3.2 上位机上的数据显示 ......................................................................................21
4 模块间的通信 .............................................................................................................23
4.1 上位机与单片机的通信 ..................................................................................23
4.1.1 串口通信简介........................................................................................23
4.1.2 PC 机侧 VB 程序 ...................................................................................25
4.2 nRF24L01 与单片机的通信.............................................................................25
4.3 DS18B20 与单片机的通信 ..............................................................................26
5 系统调试 .....................................................................................................................28
5.1 DS18B20 温度采集并显示 ..............................................................................28
5.2 nRF24L01 发送与接收模块调试.....................................................................29
6 总结 .............................................................................................................................31
【参考文献】 .................................................................................................................32
附 录 .............................................................................................................................33
致 谢 .............................................................................................................................46
第 1 页
引 言
随着无线技术的日益发展,无线传输技术应用越来越被各行各业所接受,无
线传输传感器的检测数据也不例外。而实际温度控制过程中既要求系统具有稳定
性、实时性,又需要使系统功耗低、保证温度的均匀性和数据可实时共享,因此
可设计一种低功耗的多点可方便上传至上位机的无线温度检测系统。无线温度测
量系统可以由无线温度传感器节点、网关、计算机采集处理软件组成,集温度信
号采集、大容量存储、无线射频发送、LED 动态显示、控制与通信等功能于一体
的新型系统。无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰,整个测
量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。无线传感器节点采用无线网状网设备,
可以组成庞大的网络结构,支持多达上千个测点同时进行大型结构试验。
无线温度测量设备被广泛应用于运动物体、不方便假设线路场所以及危险,
有毒,有害等场所的温度测量。本系统采用先进的发射/接收和温度采集设备,便
于安装,工作稳定性高,可以远距离测量温度,易于集成化、智能化,在工农业
测控系统中有着广泛的应用前景。在生产过程中,可以实现对人类难以或无法到
达的工作现场的监测,应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和
记录,为提高产品质量、降低成本提供了信息和手段。测温节点工作在各个测温
地点,进行温度数据采集和无线发送。基站与多个节点进行无线通信,并通过 LED
显示将数据显示出来,同时可以通过无线传输技术将数据发送给 PC。
在本系统中,数字化无线温度传感器将体现数字化、信息化和智能化的特点,
包括温度测量部分、温度数据处理部分和温度值显示三部分构成。温度测量用到
了一线式数字温度传感器 DS18B20,该器件体积小,集成度高,自带 A/D 转换功
能,更重要的是功耗低。处理器选用最常用的 MCS-51 单片机。温度数据的传输将
会采用低功耗发射与接收模块 nRF24L01,它在测量点接收单片机的传感器数据并
把数据以无线方式传输出去,接收部分通过接收模块(同样是 nRF24L01)接收数
据,并进行数字滤波,然后再将接收到的数据以异步串行通信方式上传给上位机。
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