【正文】 A簡介 SPCE061A 是繼 181。無線模塊之間的最大無障礙距離約 50m 最大有障礙距離約 20m。本系統(tǒng)采用單凌陽單片機(jī)，完全滿足系統(tǒng)需求，充分利用了各項(xiàng)資源，使得本設(shè)計更趨 向 智能化， 人性化。鍵盤顯示電路都是由 HD7279 和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。由于凌陽單片機(jī)自帶報警電路，所以只需接一個喇叭就可以直線報警的功能，在圖中就沒有畫出來。主機(jī)放置在離人近或者方便看見的地方，用于接收數(shù)據(jù)并顯示溫度，同時實(shí)現(xiàn)不在 限溫范圍內(nèi)報警的功能（超過 50℃即報警還有低于 20℃ 即報警 ） 。 采用方案四 可以在保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定的同時，保障系統(tǒng)在停電或者斷電以及其他突發(fā)情況下能照常運(yùn)行，從可行性上來考慮， 應(yīng) 選擇方案四。使系統(tǒng)的可靠性增加。而主機(jī)和從機(jī)之間進(jìn)行無線通信時，信號傳輸?shù)目煽啃约霸骷牡凸姆浅Ｖ匾?，所以無線傳輸模塊采用方案二。本方案應(yīng)用這一 數(shù)字 溫度芯片 DS18B20，也是順應(yīng) 系統(tǒng)芯片化的 趨勢。部分外圍 電路的集成，使總體電路更 加 簡潔，搭建電路 以及 焊接電路時 更加方便快捷 。且在學(xué)校有凌陽開發(fā)板可供使用，大大方便了我的設(shè)計。凌陽 SPCE061A 單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由空間大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯 控制，并且由于其功耗低，體積小，技術(shù)成熟和成本低的優(yōu)點(diǎn)，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 方案四：采用穩(wěn)壓電源 12V 經(jīng)過濾波穩(wěn)壓為 5V 后 給系統(tǒng)供電，同時使用 12V 蓄電池變壓 為 5V后為系統(tǒng) 提供 備用電源 。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能，并且 移動方便，成本低。但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)電池為直流電機(jī)供電時，單片機(jī)、傳感器的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。穩(wěn)壓源可以提供多種不同的電壓，為單 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 56 頁 片機(jī)、信號處理電路供電。 HD7279A 具有片選信號，可非常方便地實(shí)現(xiàn)多位 LED 顯示和鍵盤驅(qū)動。它可以同時驅(qū)動 8 位共陰數(shù)碼管，還能同時連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣，單片就可完成 LED 數(shù)據(jù)顯示和鍵盤驅(qū)動的全部功能。 方案三： HD7279A 控制鍵盤與 LED 顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時其精度比較高，稱量快，精確可靠，操作簡單。但由于只顯示溫度數(shù)據(jù)，信息量比較少，但是液晶工作量較大，控制器的資源占用較多，使得系統(tǒng)效率變低，而且使用液晶顯示器 的成本偏高。 方案一：單片機(jī)控制鍵盤 、 液晶顯示屏 （ LCD） 顯示溫度數(shù)據(jù)。 鍵盤顯示模塊 的比較與論證 鍵盤和顯示是整個系統(tǒng)人機(jī)交互的橋梁。該無線模塊有多種低功率工作模式，設(shè)計節(jié)能而且使用更為方便。無線芯片 nRF2401 是單片射頻收發(fā)芯片，工作于 ～ ISM 頻段，芯片內(nèi)嵌晶體振蕩器、地址解碼器、時鐘處理器、調(diào)制器、低噪聲放大器、 GFSK 濾波器、功率放大器和頻率合成器等功能模塊，通信頻道和輸出功率可通過程序進(jìn)行調(diào)配。此外 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 56 頁 NB9148 的位碼可 與其他模式相兼容。 NB9148 是通用紅外遙控發(fā)射器集成芯片，該器件與 NB9149 配合使用可完成 10 個功能控制。 無線模塊的比較與論證 無線傳輸模塊主要是用于主機(jī)和從機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)先發(fā)送信號給從機(jī)，從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的信號后給主機(jī)發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。 DS18B20 的最大特點(diǎn) 是 單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20 和微控制器 SPCE061A 構(gòu)成的溫度 采集系統(tǒng)， 它 可以 直接輸出溫度的數(shù)字信號 ，而且直接顯示在數(shù)碼管上 。且該芯片的物理化學(xué)性 都很 穩(wěn)定，它能 作為 工業(yè)測溫元件 。 方案三：采用 DS18B20 來 測量 待測電的 溫度， 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 輸出 的 信號全數(shù)字化。 另外 ， 這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器 ， 不能進(jìn)行多點(diǎn)測量 。 方案二：采用單片模擬量的溫度傳感器 ， 比如 AD590,LM35 等 。我們需要做到數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確，并且能夠保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。 溫度傳感器模塊比較與論證 溫度傳感器用來進(jìn)行溫度采集，我們把采集到的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)上，單片機(jī)處理后把數(shù)據(jù)通過一個無線模塊發(fā)送到另一個無線模塊。豐富的外部資源和優(yōu)秀的檢測機(jī)制 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 56 頁 使芯片性能穩(wěn)定、功能豐富，可作為通用的微控制器，廣泛而深入地應(yīng)用于智能家電、工業(yè)控制、家居安防等多領(lǐng)域。它運(yùn)算能力強(qiáng)，處理速度快，單周期最高能達(dá)到 49MHz 內(nèi)置的專用MIC 接口和雙路 10bitDAC，使得它非常適合開發(fā)語音電子產(chǎn)品。 SPCE061A 是凌陽科技經(jīng)典的一款 16位的具有語音處理結(jié)構(gòu)的微控制器。但是使用 51 或者 52 單片機(jī)該系統(tǒng)的外圍電路較多，實(shí)際操作比較麻煩，一次只能處理 八位數(shù)據(jù)，計算比較繁瑣。并且體積較小，引腳不多，方便安裝使用。針對本系統(tǒng)，特提出以下 二 種方案以供選擇 方案一：采用 AT89S52 八位單片機(jī)。 系統(tǒng)方案比較與選擇 為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性與高性價比，我針對以上這些模塊分別提出幾種方案以供選擇。這樣，由于外圍電路過多會使整個檢測系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，系統(tǒng)收集最終數(shù)據(jù)偏差較大；又由于檢測環(huán)境的復(fù)雜、測量點(diǎn)又多、信號傳輸距離較遠(yuǎn)及各種其他干擾的影響，隨著時間的推移，檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性逐日下降 。 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 56 頁 2 總體方案設(shè)計 溫度檢測系統(tǒng)有許多共同的特點(diǎn)：環(huán)境復(fù)雜、測量點(diǎn)多、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控地點(diǎn)很遠(yuǎn)等等。突出在無線這一方面。全智能的環(huán)保家居系統(tǒng)當(dāng)中也很大程度上需要溫度檢測系統(tǒng)來完成部 分功能，然后對溫度數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，比如說智能打開窗戶或者空調(diào)，當(dāng)沒有人在系統(tǒng)中出現(xiàn)的關(guān)閉所有應(yīng)該關(guān)閉的電源來節(jié)約能源，以達(dá)到環(huán)保的效果。但是在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還是特別多的，而且越來越先進(jìn)，功能越來越強(qiáng)大，測溫范圍也越來越大，最重要的是大都趨向于無人全自動機(jī)械化，大大節(jié)約了人力成本，而且安全性與保證性也更大了。觸摸開關(guān)正是通過溫度信號的檢測來控制開關(guān)的狀態(tài)。實(shí)際生活生產(chǎn)當(dāng)中，人們經(jīng)常將此設(shè)計應(yīng)用在智能控制中，從而 保證生產(chǎn)的自動化、智 能化能夠順利 而 安全進(jìn)行，從而提高生產(chǎn)效率。在工 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進(jìn)行 非常 嚴(yán)格的 檢測和控制 ，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行， 讓 產(chǎn)品的質(zhì)量得到充分的保證。 從而溫度的檢測是必不可少的一個課題，而如何讓它在社會生活中發(fā)展得越來越完善，為人們的生產(chǎn)生活帶來更多更大的方便就需要我們當(dāng)代青年來不斷的探求和摸索。 發(fā)展趨勢 溫度是一個 十分 重要的物理量，因?yàn)樗苯佑绊懞婵?、燃燒、煅燒、蒸餾、結(jié)晶 、空氣流動 、溫度漂移 等 各種化學(xué)過程 和 物理 過程。它應(yīng)用的領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛，可以應(yīng)用到消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力、電訊設(shè)備的過熱故障預(yù)知檢測，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測，各類運(yùn)輸工具之組件的過熱檢測，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測試，化 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 56 頁 工、機(jī)械等設(shè)備溫度過熱檢測。所以學(xué)習(xí)并研究溫度測量及相關(guān)知識可做為一個較為實(shí)用的課題的方向，能獲得較實(shí)用的知識和方法?？刂破魍ㄟ^溫度傳感器實(shí)時檢測各節(jié)點(diǎn)的溫度變化，并在 LED 上顯示各點(diǎn)溫度的變化，并實(shí)現(xiàn)溫度超過限定值報警的功能。設(shè)定與鍵盤和顯示部 分相連的單片機(jī)為主機(jī)，每個溫度傳感器對應(yīng)一個單獨(dú)的單片機(jī)，設(shè)為從機(jī)。本文設(shè)計多點(diǎn)無線溫度采集系統(tǒng)。 無線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測量或相應(yīng)的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務(wù)業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測和供電線路防盜監(jiān)視、環(huán)保工程、大型倉庫溫度檢測、城市居民小區(qū)供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業(yè)生產(chǎn)測 控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等。此時，主機(jī)外圍含有的鍵盤顯示模塊可以起到人為控制的作用，同時可以方便直觀的觀察到溫度數(shù)據(jù)，人在此時可以針對性地作出一些反應(yīng)。 但 是在 常規(guī)的溫度測量 的實(shí)際 應(yīng)用 當(dāng) 中， 比如說 糧食倉庫 環(huán)境或者工業(yè)化學(xué)反應(yīng)的 溫度測量 等等 ，無線溫度測量 系統(tǒng) 還是能夠 滿足測量的需求的 。但是 無線溫度測量 系統(tǒng)發(fā)展非常緩慢。遠(yuǎn)距離通信的有 GPS， 手機(jī) 等 等 。 當(dāng)今 無線通信 存在于我們?nèi)祟惿畹姆椒矫婷妗５窃谝恍┨囟ǖ沫h(huán)境下溫度監(jiān)測范圍大 ,待測點(diǎn)距離遠(yuǎn) ,布線非常不方便。 溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見以及最基本的參考數(shù)據(jù)之一，在生產(chǎn)過程中常需要對溫度進(jìn)行檢測和控制，采用微型計算機(jī)機(jī)進(jìn)行溫度檢測、信息存儲、數(shù)字顯示及實(shí)時自動控制，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及節(jié)約能源等都具有特別重要的作用。 課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 課題的研究現(xiàn)狀 21 世紀(jì)的今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步同時也帶動了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代測控設(shè)備不同于以前，它們在性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。其涉及的知識面較廣，它涵蓋了電子、機(jī)械、軟件學(xué)等領(lǐng)域。該設(shè)計具有數(shù)據(jù)處理界面友 好、功能強(qiáng)大、性價比高、顯示直觀、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于智能家居、機(jī)電一體化、儀表、儀器、工農(nóng)業(yè)控制等許多領(lǐng)域。人們需要一種應(yīng)用范圍廣、性價比高的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計 基于無線網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 馬麗 學(xué) 號 080910140 學(xué) 院 計算機(jī)與電子工程 學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 電信 0804 指導(dǎo)教師 倪文志 職 稱 實(shí)驗(yàn)師 湖 南 商 學(xué) 院 2020 年 6 月 湖南商學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的 內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本科畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 內(nèi)容摘要 由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越寬、所涉及到的測量信號和信號源的類型越來越多、對測量的要求也越來越高，國內(nèi)現(xiàn)在已有很多 溫度測量和采集的系統(tǒng)，但很多溫度采集系統(tǒng)存在功能單一、采集速率低、穩(wěn)定性不高，操作復(fù)雜，并且對溫度測試環(huán)境要求比較高等等的許多問題。 基于單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由將來自 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 的信號直接傳輸給單片機(jī)從機(jī)，單片機(jī)從機(jī)經(jīng)過信號處并通過 nRF2401 無線模塊發(fā)送給單片機(jī)主機(jī)，并在主機(jī)上顯示出溫度，同時實(shí)現(xiàn)溫度過高或者過低的報警功能，溫度超過 50 攝氏度時語音報警說明溫度過高，溫度低于 20 攝氏度時語音報警說明溫度過低。 關(guān)鍵詞 無線 ； 溫度采集 ； 單片機(jī) ； 報警 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT since the wide range of data acquisition system, which involves the measurement signal and the type of signal source more and more, Surveyors are increasingly high requirements of the domestic now have a lot of data acquisition and measurement system But there are many single function systems, collecting less access, low collection rate, plicated operations, and the demands of the test environment and other issues． It requires abroad scope of application, high reliability and lowcost data acquisition system． Based on singlechip wireless temperature data acquisition system from the DS18B20 digital temperature sensor signal is transmitted directly to the microcontroller slave