【正文】 ...............................................................13 無線控制接收發(fā)射器 ..........................................................................13 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 ......................................................................14 顯示電路 ..............................................................................................15 II DS18B20 溫度傳感器電路 ...................................................................15 加熱電路 ..............................................................................................16 半導體制冷器，工作原理 .......................................................16 比例積分電路 ...........................................................................17 報警電路的設(shè)計 ..................................................................................21 收發(fā)電路設(shè)計 ......................................................................................21 本章小結(jié) ............................................................................................22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................................................23 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路 ......................................................................23 系統(tǒng)程序流圖 ......................................................................................24 上位機主程序 ...........................................................................24 下位機主程序 ...........................................................................25 收發(fā)控制子程序 ..................................................................................26 發(fā)送控制子程序 .......................................................................26 接收控制子程序 .......................................................................27 溫度控制模塊的設(shè)計 ..........................................................................28 溫度測量子程序 .......................................................................28 PID 控制子程序 .........................................................................29 讀出溫度子程序 .......................................................................29 子程序流程圖 ......................................................................................31 復位應(yīng)答子程序流程圖 ...........................................................31 寫入子程序 ...............................................................................32 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實驗結(jié)果 .......................................................................33 調(diào)試步驟 ..............................................................................................33 實驗結(jié)果 ..............................................................................................33 本章小結(jié) ..............................................................................................34 第 6 章 結(jié)論 .......................................................................................................35 參考文獻 ...............................................................................................................1 致謝 .......................................................................................................................3 附錄 1 ....................................................................................................................4 附錄 2 ....................................................................................................................5沈 陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 1 第 1章 緒論 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 以及溫度控制在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用應(yīng)用 ， 智能化的溫度控制系統(tǒng)已成為研究發(fā)展的方向 [1]。 溫度是科學研究中占有重要的地位 ， 物理、化學、生物等學科與溫度都息息相關(guān)。例如 ， 發(fā)電廠中鍋爐的溫度只能控制在我們需要的范圍之內(nèi)；許多化學反應(yīng)的條件是適當?shù)臏囟认拢粺捰瓦^程中 ， 原油的提煉也是在溫度和壓力不同的條件下提煉出汽油、柴油、煤油等。所以 ， 溫度對于各行各業(yè)都非常重要。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的擴大和需求的多樣 ， 各種智能 的 溫度控制系統(tǒng)被人們開發(fā)。當溫度下降到上限溫度以下時 ， 停止降溫。設(shè)計的 LED 數(shù)字顯示當前的 溫度 ， 數(shù)值精確度為小數(shù)點一位。當溫度下降到上限溫度以下時 ，停止降溫。 LED 即時顯示溫度 ，精確到小數(shù)點一位。 隨著移動通信需求和遠程數(shù)據(jù)采集量的增加 ， 加之有線傳輸?shù)馁M用日益增長 ， 人們正逐漸認識到在許多檢測領(lǐng)域采用無線傳輸?shù)谋匾?[4,5]。以上諸多方面的發(fā)展使移動通信設(shè)備更加靈巧、經(jīng)濟、可靠。所以如果我們能夠很好地了解無線通信的基本原則以及這些技術(shù)的特點 ， 就能更好地理解并完成傳感數(shù)據(jù)的無線采集。二是基 于局域網(wǎng)的技術(shù) ， 如 WLAN、 Bluetooth、IrDA、 HomeRF、微功率短距離無線通信技術(shù)等 [6]。 在 非授權(quán)頻段上 ， 目前已經(jīng)云集了藍牙、 WiFi、 Zigbee 等多個標準無線協(xié)議。 Nordic 公司等公司已成功推出 nRF401 芯片 ， 全球開發(fā) ISM 頻段免許可證使用。 nRF401 模塊是一款新型單沈 陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 3 片射頻收發(fā)器件 ， 工作于 GHz～ GHz ISM 頻段 [8,9]。 nRF401 功耗低 ， 在以 6dBm的功率發(fā)射時 ， 工作電流也只有 9mA。至此這種基于此頻段的通信方式已日漸趨向成熟 [10]。類似美國 DALLAS 公司推出的數(shù)字測溫芯片 DS18B20層出不窮 ， 國內(nèi)外的研究在這方面的研究也趨近完善 [13]。 （ 1） ．提高溫度控制器測溫精度和分辨力 在 20 世紀 90 年代中期最早推出的智能溫度控制器 ， 采用的是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 其測溫精度較低 ， 分辨力只能達到 2176。目前 ， 國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度 傳感器 ， 所用的是 9~12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 分辨力一般可達 ~176。為了提高多通道智能 溫控器 的轉(zhuǎn)換速率 ， 也有的芯片采用高速逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 [11]。例如 ， 采用 DS1629 型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘（ RTC） ， 使其功能更加完善。另外 ， 智能溫度控制器正從單通道向多通道的方向發(fā)展 ， 這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件 [15,16]。對某些智能溫度控制器而言 ， 主機 (外部微處理器或單片機 )還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其 A/D 轉(zhuǎn)換速率 ， 分辨力及最大轉(zhuǎn)換時間。該設(shè)計的優(yōu)點在于控制簡單方便 ， 也充分利用了單片機的控制優(yōu)勢。因此 ，系統(tǒng)的總體設(shè)計方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標的前提下 ， 充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境 ， 所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡單實用、易于實現(xiàn) ， 器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。能夠在遠距離控制溫度。 實現(xiàn)方案設(shè)想：溫度采集模塊將溫度信號采集經(jīng)過轉(zhuǎn)換將溫度信號傳給 cpu， 并由收發(fā)電路發(fā)送給中央處理單元 ， 如果溫度不在給定范圍之內(nèi) ， 報警器報警。以控制溫度在合理的范圍內(nèi) ， 達到對溫度的控制目的。但是模擬傳感器的模擬信號需要先經(jīng)過取樣、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理 ， 再將 轉(zhuǎn)換得到的表示溫濕度值的數(shù)字信號交由微處理器或 DSP 處理。而且模擬信號在長距離傳輸過程中 ， 容易受到電磁干擾而導致誤差產(chǎn)生。另外 ， 模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的精度也不可能很高 ， 存在一定非線性 ， 互換性較差。數(shù)字式傳感器能把被測模擬量直接換成數(shù)字量輸出 ， 可以直接與數(shù)字設(shè)備（計算機 ， 計數(shù)器 ， 數(shù)沈 陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 6 字顯示系統(tǒng)等）相聯(lián) ， 用微控制器、 DSP 或計算機進行信號的處理、濾波、壓縮。數(shù)字式傳感器具有高的測量精度和分辨率 ， 穩(wěn)定性好 ， 信號易于處理、傳送和自動控制 ， 便于動態(tài)及多路測量 ， 讀數(shù)直觀 ， 安裝方便 ，維護簡單 ， 工作可靠性高?？紤]系統(tǒng)的經(jīng)濟性和溫濕度傳感器的優(yōu)缺點及發(fā)展狀況 ， 確定溫度傳感器采用數(shù)字式。藍牙技術(shù)同時支持語音和數(shù)據(jù)傳輸 ， 使用跳頻擴頻技術(shù) ， 本身包括糾錯機制 ， 可靠性高 ， 藍牙規(guī)范的核心部分協(xié)議允許多個設(shè)備進行相互定位、連接和交換數(shù)據(jù) ， 并能實現(xiàn)互操作和交互式應(yīng)用。 紅外線傳輸是使用紅外線波段的電磁波來進行較近距離的傳輸。也存在著只能視距傳輸、移動時不能傳輸、LED 易磨損等缺點。短距離無線通信系統(tǒng)的大部分功能都集成到一塊芯片內(nèi)部 ， 一般使用單片數(shù)字信號射頻收發(fā)芯片 ， 加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊。射頻芯片一般采用 FSK 調(diào)制方式 ， 工作于 ISM 頻段 ， 通信模塊一般包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議 ， 發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成 ， 用戶不用對無線通信原理和工作機制有較深的了解 ， 只要依據(jù)命令字進行操作即可實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能?？紤]系統(tǒng)的經(jīng)濟性、傳輸距離 ， 確定該部分沈 陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 7 電路設(shè)計使用無線收發(fā)芯片。使用該種方案無線通訊接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計簡單。對于一般的工業(yè)測量與控制 ， 多采用專用計算機系統(tǒng)進行測控。最主要的特征是系