温度检测与无线传输系统设计

分类：开题报告    更新时间：09-02    来源：网络

 一、课题综述及研究意义

温度是人们日常生活中接触比较多的一个物理量，人们的日常生活、动植物的生存繁衍和周围环境的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、粮食存储等领域对温度也有着较高的要求。例如：烟叶和纸张是吸湿性极高的材料，卷烟生产的每一个阶段对温度都有非常特别的要求，以确保所使用材料的水分，保证生产的效率和产品质量；印刷车间的温度控制水平对印刷质量有很大的影响；为防止库存武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈，必须保持环境温度不能过高；而水果、种子、肉类等的保存又需要保证一定的温度。随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出更高的要求：制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温度控制。因此，对温度的监测和控制已成为生产过程中非常重要的技术要求。目前，温度传感器已广泛应用于气象、农林、冶金、化工、纺织、食品、家用电器、仓储等许多领域。

本课题研究的内容是根据组建无线温度检测系统的实际需要，加之检测领域的现状，提出一种基于DS18B20温度检测和射频通信技术的解决方案，开发一种无线温度检测系统，实现传感器的温度数据采集和数据的无线传输。该系统可以准确、快速的完成数据检测和管理，实现便携的智能化检测条件。本设计采用最新技术，软硬件结合，综合实现温度的采集与无线传输。设计详细介绍系统的工作原理、软硬件设计思路、硬件的电路结构、布局布线以及硬件抗干扰分析、无线收发流程等问题。通过不断的调试，完成系统基本功能，具有性能稳定、功耗低、成本低廉、扩展方便、兼容性好等优点，能够方便准确地显示温度，便于远程控制，且省时省力实现便携的智能化检测条件。

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

    本课题研究以单片机控制，温度传感器DS18B20对温度的数据采集和处理，NRF905无线发送和接收模块的应用，4位共阳极数码管对温度传感器处理后的温度进行显示，实现一定距离上的定点温度自动检测和发送接收。

系统设计分为2个模块，发送模块和接收模块。发送模块的主要功能是进行温度的采集，实时显示和发送，接收模块的功能是实现温度数据的接收和实时显示。发送模块中，控制主体是单片机STC89C52，利用单片机先控制传感器DS18B20对温度数据进行采集和处理，并把数据存在寄存器中，再控制4位共阳极数码管显示温度数据，最后控制无线发送模块nRF905发送数据给接收模块。接收模块中控制主体也是单片机STC89C52，利用单片机控制nRF905接收模块接收温度数据并进行数据分析处理，再控制数码管把接受的数据显示出来。整个工作流程如此循环，每0.2s进行一次循环。这就是系统的总体设计方案。

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二、毕业设计（论文）工作实施计划

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：

系统设计分为2个模块，发送模块和接收模块。发送模块的主要功能是进行温度的采集，实时显示和发送，接收模块的功能是实现温度数据的接收和实时显示。发送模块中，控制主体是单片机STC89C52，利用单片机先控制传感器DS18B20对温度数据进行采集和处理，并把数据存在寄存器中，再控制4位共阳极数码管显示温度数据，最后控制无线发送模块nRF905发送数据给接收模块。接收模块中控制主体也是单片机STC89C52，利用单片机控制nRF905接收模块接收温度数据并进行数据分析处理，再控制数码管把接受的数据显示出来。整个工作流程如此循环，每0.2s进行一次循环。这就是系统的总体设计方案。

软硬件要求：

硬件方面系统主要由单片机系统，温度传感器DS18B20，4位共阳极数码管，nRF905无线收发模块组成，目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的温度数据。

结合具体的实际需求，本系统的技术方面做到如下程度：

（1）成本低。在实现基本无线测温控制功能的基础上，尽量把成本降到最低，从而在同类产品中占据主要地位。

（2）体积小。布局合理，功能强大，同时做到占用空间小，这样更加便于安装和维护。

（3）可靠性好。系统的抗干扰能力强，在各种复杂环境下都能正常稳定工作，主要依靠的是接收端与发射端无线通信的可靠能力，同时把误差控制到最小。

 

在程序设计方面，本系统使用的是C语言，基于C语言编程简单、功能实现可观、程序结构清晰、维护性好、可读性高等优势，使用Keil C51软件开发系统开发软件程序，主要有温度显示程序、无线发送程序和无线接收程序。

温度显示程序设计过程：首先要对数码管的结构、工作原理有一定的解，根据其原理编写出适合的数码管显示程序，把单片机读取到的温度数据显示出来。单片机读取的温度数据来源于温度传感器，要想完成这一步过程，必须学习好温度传感器的工作原理和内部结构，每一个温度传感器都有各自的寄存器，这些寄存器的工作方式和读写时序图又各不相同，它们的ROM和RAM指令也不一样，设计单片机读取温度数据的程序时要根据ROM和RAM指令来编写工作程序。DS18B20温度传感器在采集温度数据之前，要先对其内部数据进行初始化，先读它的位和比特，再写比特。然后设计转换过程程序。这一步主要注意的是要判断正负，如果为正值，则取原码；如果为负值，则取原码的反码再加1，在得到的正值前面加上“-”号显示即可。完成这一步后，通过单片机读取温度传感器内部的寄存器数据，即为温度数据，www.eeELW.com在数码管上显示出来。

无线收发程序设计过程：解nRF905的结构、工作原理、寄存器工作方式和时序图是此过程的首要任务。在这里设计的重点是SPI口的设置。在整个过程中，有以下几步过程：先给寄存器配置基本参数，然后通过SPI口在配置寄存器里读写配置信息，其次编写它的写操作和读操作代码，这一步骤的实现使得主机可以通过SPI接口向配置寄存器写入信息，最后编写出发送和接收指令代码，通过收发模块实现。

 

（二）毕业设计（论文）工作进度与安排

起讫日期 工  作  内  容  和  要  求 备  注

3月14日-3月22日 熟悉毕业设计内容和要求，收集相关资料

3月23日-3月26日 提出设计方案与研究重点

3月27日-4月2日 学习单片机应用技术、无线传输技术和温度传感器的相关知识

4月3日-4月9日 完成课题总体设计

4月10日-4月16日 系统硬件设计，设计硬件电路原理图

4月17日-4月23日 系统软件设计，完成软件流程设计和程序编码

4月24日-4月30日 电路焊接，完成实物制作

5月1日-5月10日 系统软硬件调试

5月11日-5月26日 整理材料，撰写论文

5月26日-5月30日 修改论文，准备答辩