温度遥测遥控方案解析

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1、温度遥测遥控系统方案设计摘要本设计是一个以单片机为核心控制器的无线温度遥测遥控系统，本系统由微控制器、温度采集模块、无线通信模块、TFT显示模块等组成。它主要利用STC12C5A60S2单片机和DS18B20，无线传输芯片nRF24L01及其他器件实现。基于温度传感器DS18B20，直接将被测环境的温度转化成数字信号的特点，将测试的数据通过无线传输芯片nRF24L01将采集到的温度数据发送给监测终端，同时终端实时显示当前的温度信息。关键词STC12C5A60S2DS18B20无线通信TFT数字信号1引言数字温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需一个I/O端口，无需任何外部元

2、件，直接将环境温度信号转化为数字信号，通过以数字码方式串行输出，无线传输芯片nRF24L01将被测数据以无线电磁波的形式发射出去，然后接受模块接收到数据，传给CPU即单片机处理。本设计正是基于该原理完成具有实时监测的无线温度遥测遥控系统。据题分析本次设计的基本要求如下：（1）对水容器中的水或冰块温度进行测量，测温范围0~80℃，误差小于1℃，遥控点和测量点均可实时显示水容器中水的温度值；（2）控制水容器中电加热器件，使水温在5分钟内从室温升到45℃，并在随后5分钟内，将水温稳定在45℃，误差小于2℃；（3）在遥控点实时显示水容器中水温度值随时间变化曲线，刷新频率小于等于20秒；（4）遥测遥控距

3、离大于10米；（5）对加热单元设置总开关，上位机可直接控制总控开关的通断，用25w/220V灯泡显示开关通断状态。该设计的主要设计模块在温度数据采集，被测数据的发送与接收两大模块，这两个模块设计的好坏直接关系整个系统的测试精确度。2方案设计2.1总体设计方案经过仔细论证，为了实现无线温度的遥测遥控，则该系统中需要包含温度采集模块、无线通信模块、温度显示模块等。各个模块的组合如下图所示：微控制器（2）加热模块无线通信模块（2）温度采集模块微控制器（1）键盘输入显示模块无线通信模块（1）图1温度遥测遥控系统框图2.2方案论证与选择2.2.1微控制器论证与选择方案一采用传统51单片机作为微控制器，对

4、数据进行采集与处理，并发出指令，对加热模块进行控制。方案二采用宏晶公司生产的STC12C5A60S2系列单片机，该系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，用户应用程序空间64K，片上集成1280字节RAM，ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序。根据设计的要求，我们需要更强大，资源更为丰富的单片机作为我们的控制核心，故决定采用方案二。2.2.2温度采集模块论证与选择方案一使用热电偶温度传感器。它测量精度高（热电偶直接与被测对象接触，不受

5、中间介质的影响），测量范围广（常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量)。在使用时，它能将温度信号转换成热电势信号,通过电气测量仪表的配合,就能测量出被测的温度。方案二DS18B20是美国Dallas半导体公司的新一代数字式温度传感器，它具有独特的单总线接口方式，测温范围－55℃～＋125℃，在10---50°C范围内精度高达0.1°C；且在使用中不需要任何外围元件，克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点，而且，可以通过总线供电，从而节省了大量的引线和逻辑电路。综合分析以上方案，由方案二组成的温度测控系统非常方便，而且成本低、体积小、可靠性高，故选用。2

6、.2.3无线通信模块论证与选择方案一红外线传输。它通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；传输距离会受到方向性和外界光的干扰,一般为3-5m；由于它是直线传输，所以接收器一般会受到方向限制，不能实现任意角度的接收。方案二使用射频收发芯片nrf2401来实现数据的无线传输，其工作于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。本设计要求数据传输距离大于10m，方案一显然不适用，故选用方案二。2.2.4显示模块论证与选择方案一采用LCD

7、12864显示，带中文字库的12864是一种具有并行/串行多种接口方式，其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。方案二采用TFT模块对温度进行显示输出，其分辨率远远高于传统液晶屏，并行8位和16位，8位并行接口采用标准的intel8080总线进行指令和数据的传输，最高速度可达8MHz，