1、1 本科毕业论文（20 届）基于 18B20 的温度检测与无线传送接收所在学院专业班级 电子信息科学与技术学生姓名指导教师完成日期2目 录摘 要 .2ABSTRACT.3前 言 .4第 1 章 绪论 .51.1 课题背景 .51.2 国内外研究现状 .5第 2 章 系统总体方案设计 .72.1 系统基本要求 .72.2 硬件系统设计方案 .72.3 软件系统设计方案 .9第 3 章 系统硬件设计 .113.1 单片机系统的设计 .113.2 无线传送接收模块 .133.3 DS18B20 模块 .143.4 AMS1117 稳压器 .163.5 LCD1602 液晶显示 .183.6 整体电路
2、设计 .19第 4 章 系统软件设计 .214.1 程序的总体设计 .214.2 主程序设计 .21第 5 章 系统调试与分析 .245.1 硬件调试 .245.2 软件调试 .245.3 环境模拟及系统调试 .255.4 调试故障及原因分析 .255.5 测试结果及其分析 .25第 6 章 结论 .28参考文献 .29致 谢 .30附 录 .313 摘 要众所周知，温度在我们日常生活中是一个非常重要的参数，很多地方都需要测量温度，因此我们需要一种设备，能够运用在医疗、军事、工业和生活等各个方面，帮助他们检测温度。然而，现在仍有一些比较特别的情况，那里的工业环境和户外环境都很恶劣，如果用传统的
3、直接布线测量根本不能满足他们要求，因为他们根本无法直接通过直接布线测量。因此我们必须想办法，利用无线传输温度检测技术来解决这个问题，这是很必要的。对于这个设计，首先考虑采用温度传感器 DS18B20，因此需要了解 DS18B20 的多点温度测量系统的组成，以便写出设计方案，然后设计电路、编写程序，最后完成仿真。在单片机上的选择，考虑以 AT89S52 作为控制核心，无线传输模块考虑采用 nRF24L01 模块传输，最后运用 Keil 语言编写程序，从而实现温度检测与传送接收的功能。这个设计很好的将远距离温度数据采集技术与无线数据传输技术结合起来，不仅提高了控制系统的灵活性，同时也解决了现代测控
4、技术在某些特殊情况下不宜直接布线测量温度的技术难题。【关键词】数据采集 无线传输 温度传感器 DS18B204ABSTRACTAs is known to all, temperature in our daily life is a very important parameter, many places need to measure temperature, so we need a device that can be used in medical, military, industrial, and all aspects such as life, help them to d
5、etect temperature. Now, however, there are still some special situation, the industrial environment and outdoor environment is bad, if measured with the traditional direct wiring doesnt meet their requirements, because they cannot directly through the wiring to measure directly. So we need to find w
6、ays, the use of wireless transmission temperature detection technology to solve this problem, it is very necessary.For this design, first consider using temperature sensor DS18B20, so you need to understand DS18B20 composition of multi-point temperature measurement system, in order to write design s
7、cheme, and then design the circuit and program, finally complete the simulation. In choosing a single-chip microcomputer, consider AT89S52 as the control core, consider using transmission module nRF24L01 wireless transmission module, finally using the Keil programming language, so as to realize the
8、function of temperature detection and transmit to receive. Will be a very good the design temperature data collection technology and wireless data transmission technology, not only improves the flexibility of the control system, but also solves the modern measurement and control technology in some s
9、pecial circumstances unfavorable wiring directly measuring temperature technical problems.【keyword】 Data acquisition Wireless transmission Temperature sensor DS18B205前 言在如今的 21 世纪，科学技术日新月异的发展带动了测量技术的发展。像现代控制设备已经跟以前的不同了，这些设备在性能和结构上发生了巨大的变化。这些变化使得人们的生活水平也逐渐提高，居住条件也变得更加智能化了。如今这个社会已经进入了高速发展的信息时代，必然测量技术也
10、已成为当今社会的主流，现已广泛地深入到了应用工程的各个领域。比如许多家庭都会安装室内温度采集控制系统，它的原理就是利用无线通信技术采集室内温度数据，然后根据测量得到的室内温度数据进行相应的操作，比如通风、降温、升温等，这样便可以自动调节室内的温度了。总结下来，诸如此类的测量技术能够更好地改善人们的居住环境。除此之外，像这样的无线温度采集系统已经被成功应用于环境监测、工农业发展和机器人控制等许多重要领域，这种无线设备需要运用相应的接口系统来控制这些芯片工作，从而完成具有可靠性稳定性较高的无线通信系统，类似这种温度采集的无线传输接收系统已经被广泛的应用到了各个领域，只要是布线复杂或者不允许有布线的
11、场合都将可以通过无线传送接收的方案来解决。这使得此次研究变得更加有意义了。就像我这次的毕设课题温度检测的无线传输与接收，它的设计理念就是以单片机作为控制核心，将从温度传感器上采集到的温度，通过无线模块进行传送，另一个模块上的无线模块进行接收，最后在接收模块的显示器上显示温度的变化，从而实现了对整个系统检测的无线传送与接收，根据无线模块的功能，还可以决定无线传输的有效距离。这个设备的应用领域也是相当的广泛，它不仅可以应用到消防电气的非破坏性温度检测、化工机械等设备温度是否过热的检测、电力电讯设备过热的故障预知检测、空调系统的温度检测，还可以运用到各类运输工具之组件是否过热的检测、医疗与健诊的温度
12、测试等。因此它的前景是相当可观的。本论文共分六个章节：绪论、系统总体方案设计、系统硬件设计、系统软件设计、系统调试与分析和结果。6第 1 章 绪论1.1 课题背景近几年来，在工农业、医疗、军事等许多领域上都需要应用到温度检测这个技术，可是这些测量装置大多都需要直接布线才可以运作，并且传输的距离也比较短。为了能够使传输距离变长，无线传输发挥了很好的作用，它作为无线产业新领域，不仅解决传输距离的问题，也很好的解决了一定要直接布线的问题，其实在有些地方是无法直接布线的，比如户外环境、工业环境及比较恶劣的环境。这样一来，无线传输设备在受环境条件限制方面展现了强大的优势。无线模块的优点其实还有很多，比如
13、没有了繁杂的直接布线，使得无线模块更加美观了、因为它降低了布线的成本从而无线模块的成本也降低了等等。所以现在非常推广将温控技术开始从有线向无线发展，为了使推广更加容易，设计一种稳定性高、实时性强、功耗低的温度检测与无线传送接收系统是非常有意义的。1.2 国内外研究现状在科技迅速发展的今天，人们对通信技术的要求不断的在提高，在温度控制系统中，物理机制的传感器也被大量用于数据的采集，然而监控和采集的对象都比较多而且分散，如果使用传统的直接布线连接从而实现信号的传输，这使得数据采集点安放的灵活性大大的受到了限制，况且设备的布线也是比较繁琐的。因此，无线通信成为了一种比较理想的选择，它不仅能做到实时，
14、也能不用人来守值，更加减低了排线的困难。跟有线传输的方式相比，无线传输有了许多鲜明的优点，比如成本降低了、携带更方便了、布线也简便了等等。特别适用于无线数据传输系统的实现。如今，发展无线通信技术，已然成为了一种趋势。诸多新技术比如蓝牙、wifi 等，在不同领域都已经得到了广泛的应用。比如蓝牙技术，它的传输范围可以长到 10 米那么远，而且体积小、功耗低、穿透性强、安全性高、有一定的移动性。Wifi 技术可以实现几 M 至几十 M 的无线接入传输，它主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，从而达到通信的无线传输。正因为如此，所以它的功耗是相当高的。现阶段的温控系统也有很多
15、类，比如智能温控系统，它是在 20 世纪 90 年代中期问世的，是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。如今在国际上已开发出多种智能温控系统系列产品，它们在硬件的基础上，通过软件来实现测试控制功能，从而能够同时输出温度7数据及其相关的温度控制量。还有无线与有线温控系统，它是以无线模块为载体，从而实现数据之间的传送接收，因此它的主要优点就是不受空间地域、外部条件的影响，使得温度采集精度高、可靠性强。第 2 章 系统总体方案设计2.1 系统基本要求8根据系统的特点，本人总结了该体统的几个技术要求：1.系统的传送模块和接收模块都要尽可能的小，这样不仅方便携带，还能减少占用空间。2.系统的可靠性
16、要高。由于外界环境的影响，可能会影响其测量结果。为了保证能尽可能的减少测量误差，一定要提高系统的可靠性，还要加强系统的抗干扰性，使其少受外界影响，从而使得系统的传送模块与接收模块之间的无线通信更加可靠。3.按照要求，系统还必须在需要温度数据时获得相关信息，所以该系统还要有较高的实时性。4.成本要低。每一个零件都有好多种选择，要使该系统产品作为一款商用产品，并有较高的竞争力，就必须要降低成本。2.2 硬件系统设计方案 硬件分为两个模块：采集模块，接收模块。需要用到的一些硬件器材如下图 2-1 和图 2-1所示：图 2-1 采集模块原理图图 2-2 接收模块原理图91、单片机的选择方案一：AT89
17、S52，它是比较传统的主控芯片，不仅价格比较便宜、经济实惠，而且操作简便、功耗也低。方案二：MSP430F149，它是由 TI 公司推出的，是一款性能较高且功耗较低的 16 位单片机，它的功能也非常强大，有高速 12 位 ADC。因此它的价格就比较昂贵，而且不容易焊接、成本高、开发周期长。方案三：STC12C5A60S2 ，它是由宏晶科技有限公司推出的，内置 ADC 和 SPI 总线接口，而且内部时钟不分频，可达到 1MPS，价格也比较适中。综上所述，考虑选择方案一，因为它的性价比比较高。2、温度传感器的选择方案一：AD7418，它是美国模拟器件公司推出的单片温度测量与控制集成电路，具有体积小
18、、编程简单、使用方便、精确度高且抗干扰性强等特点，价格也适中。方案二：AD590，它是由美国 ANALO G DEV ICES 公司推出的，具有精度高、价格低、不需辅助电源、线性好等特点，但是它要结合差分放大器和 A/D 转换器才能使用，需要原件比较多。方案三：DS18B20，它是由美国 DALLAS 半导体公司推出的。它可以直接通过总线供电，无需额外电源，还具有成本低、体积小、可靠性高等特点。综上所述，选用 DS18B20 比较好，且由它组成的温度测控系统也比较方便。3、无线模块的选择方案一：CC1000 ，它是由 Chipcon 公司推出的，集成了射频发射、射频接收、PLL 合成、FSK
19、调制解调、可编程控制等多种功能。它具有使用方便、灵活性高等优点，但是它的精确度和效率都较低。方案二：nRF903，它是由 Nordic 公司推出的，具有抗干扰能力强、稳定性好、灵敏度高、功耗低等特点。方案三：nRF24L01 ，它的抗干扰能力强，很适合工业控制等场合使用，还能满足多点网络通信需要。它的功耗也比较低，工作电压在 1.9 V- 3.6 V ，待机模式下状态仅为 1uA ，此外它可以直接接各种单片机使用，编程也非常方便。综上所述，还要考虑到无线模块与单片机的工作电压是否匹配，就这点 nRF903 不是很理想，所以相比之下还是选择 nRF24L01 比较好。4、显示器的选择方案一：LC
20、D12864，它是一款通用的液晶显示屏，不仅能够显示比较常用的汉字及ASCII 码，还能够描点画线，绘制图片，能展现出比较理想的结果。 10方案二：LED7 段数码显示管显示，它的成本低，容易显示控制，但是不能显示字符，只能显示数字及简单的字母和符号，且最多只有 7 位。方案三：LCD1602，它是一款比较通用的字符液晶器，只能显示字符、数字等信息，不能显示汉字，而且价格便宜，容易控制。 综上所述，决定选用操作最简单，成本最低，且性价比较高的 LCD1602。2.3 软件系统设计方案该软件系统分为两部分，一个是传送模块，一个是接收模块。其程序主要框图分别如下图 2-3 和图 2-4 所示。图 2-3 传送模块程序框图图 2-4 接收模块程序框图
