1. 研究目的与意义
随着科学技术的不断进步与发展,在工业生产中温度是常用的被控参数,而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。温度控制在工业控制、电子测温计、医疗仪器、家用电器等各种温度控制系统中广泛应用,且由过去的单点测量向多测量发展。目前温度传感器有模拟和数字两类传感器,为了克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和 A/D 转换器的弊端,大多数多点测温控制系统采用数字传感器,并大大方便了系统的设计。比较有代表性的数字温度传感器有 DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635、SMT160-30 等。 在传统的温度测量系统设计中,往往采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;而其中某一环节处理不当,就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国 Dallas 半导体公司推出的数字温度传感器 DS18B20,具有独特的单总线接口,仅需要占用一个通用 I/0 端口即可完成与微处理器的通信;在-10~ 85℃ 温度范围内具有 0.5℃ 精度;用户可编程设定 9~12 位的分辨率。以上特性使得 DS18B20 非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。
国内外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定方面取得成果。早期常用的一些温度控制系统都使用模拟电路设计制作的,有些使用热敏电阻,有些使用铂电阻,有些使用热电偶,还有些使用PN结,其准确性和精度都不是很理想,现在基本上都是基于数字技术的新一代产品,这种产品功能强,是前者的换代之物。随着单片机性能价格比的不断提高,新一代产品的应用也越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制,甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大,体积小,质量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。
随着移动通信需求和远程数据采集量的增加,加之有线传输的费用日益增长,人们正逐渐认识到在许多检测领域采用无线传输的必要性。在过去的几年中,无线通讯领域取得了很大的进展,这其中包括数字电路和射频电路制作工艺的进步、低功耗电路、高能电池以及微电子技术的采用。以上诸多方面的发展使移动通信设备更加灵巧、经济、可靠。与上述技术一样,数字通信技术和数字调制技术的发展也发挥了很大的作用,他们使无线通信网络向更加经济、更加容易操作的方向发展。所以如果我们能够很好地了解无线通信的基本原则以及这些技术的特点,就能更好地理解并完成传感数据的无线采集。
2. 研究内容与预期目标
2.1 研究内容
利用单总线数字式传感器DS18B20来检测环境的温度,将传感器进行分布式放置,提高检测准确度,并且利用LCD显示屏,将检测结果直接地显示出来。单片机控制ITU单总线上的OL对温度数据进行采集和处理。通过无线模块对温度数据进行发射和接收,并且将温度数据通过无线模块传输给上位机显示屏上实时显示。
2.2 预期目标
3. 研究方法与步骤
3.1 研究方法
本课题采用“实验法”的研究方法,通过设计与制作出“无线式温度传输”该实物,收集数据并分析,观察实验结果,并优化参数,完成课题研究。
3.2 步骤
4. 参考文献
[1] 肖金球,冯翼,雷岩.单总线技术在无线测控系统中的应用[J].苏州科技学院学报:工程技术版,2004,17(2):65-68.[2] 肖金球.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004:10-27.
[3] 黄河.基于DS18B20的单总线数字温度计[J].矿业工程研究,2008,30(4):60-63.
[4] 朱群峰,王晓芳,黄磊.基于DS18B20的多路温度采集系统[J].船电技术,2009,2:7-9.
5. 工作计划
(1)2022年3月5日-2022年3月10日:查找与无线分布式温度测量相关的资料并且加以阅读;
(2)2022年3月11日-2022年3月19日:将收集的资料整理归纳,设计系统基本框架,完成开题报告;
(3)2022年3月20日-2022年3月27日:完成单总线数字温度传感器DS18B20与单片机STC89C52RC接口电路的设计;
(4)2022年3月28日-2022年4月4日:完成无线传输模块NRF24L01和单片机STC89C52RC的接口电路的设计;
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