低功耗无线温度传感器的设计与实现
在DAC速度满足要求的前提下,考虑实际应用和输出滤波器的非理想特性,一般采用:
f0max=f c×40%
而在本设计中系统所能提供的最高时钟为40M Hz,于是理论上产生载波的最高频率为40×40%=16M Hz。
这样DDS的相对带宽为
f0max
f0min
=M×40%
这是一个极大的数字,是传统的频率合成技术无法实现的。参考文献:
[1] 樊昌信,张甫翊.通信原理[M].北京:国防工业出版
社,2003:9,163～165.
[2] 张厥盛,曹丽娜.锁相与频率合成技术[M].成都:电
子科技大学出版社,1995.
[3] 潘 松.V HDL实用教程[M].西安:西安电子科技大
学出版社,2000.
[4] 潘祖善,何绍雄.滤波技术[M].上海:上海交通大学出
版社,1997.
[5] 丁玉美,高西全.数字信号处理[M].2版.西安:西安
电子科技大学出版社,2001:154～170.
第4期
2007年8月
工矿自动化
Industry and Mine Automation
No.4
Aug.2007
文章编号:1671-251X(2007)04-0072-03
低功耗无线温度传感器的设计与实现3
刘国巍
(安徽理工大学电气工程系,安徽淮南 232001)
摘要:利用凌阳单片机SPCE061A强大的数据处理能力和低功耗优势,结合蓝牙模块的嵌入式应用,实现了一种无线温度传感器的设计。该传感器可将采集到的温度数据实时可靠地传输给控制终端,有效地克服有线传感器在测量中的局限性。还针对蓝牙技术的特点,探讨了无线温度传感器的低功耗设计方法。
关键词:无线温度传感器;低功耗;蓝牙技术;SPCE061A
中图分类号:TP212.11 文献标识码:B
0 引言
温度是一种最常用的控制参数,在各种生产现场都需要温度传感器实现温度的检测,但在一些危险的场合或物体移动的情况下,有线的温度传感器不仅布线复杂而且容易造成线缆脱落影响数据的可靠性。近年来,蓝牙技术作为一种较成熟的短距离无线通信技术,将它和单片机技术相融合设计无线温度传感器,可以方便、实时、可靠地将采集到的温度数据传输给控制终端,保证了生产的顺利进行。而且,经过功能扩展建立的无线传感器网络,能够适应更加复杂的测量现场。
收稿日期:2007-04-05
3基金项目:安徽省高校青年教师科研资助计划项目(2005jq1106)
作者简介:刘国巍(1975-),男,安徽寿县人,讲师,现主要从事信号与信息处理、电子技术等方面的教学与科研工作,研究方向为个人通信、信号与信息处理。1 蓝牙技术简介
蓝牙技术是一种无线的数据与语音通信的开放性标准,工作在2.4GHz的ISM频段上,采用跳频扩谱技术。蓝牙设备的最大发射功率可分为3级: 100mW(20dB/m)、2.5mW(4dB/m)、1mW (0dB/m)。当蓝牙设备功率为1mW时,其传输距离一般为0.1～10m。当发射源接近或是远离而使蓝牙设备接收到的电波强度改变时,蓝牙设备会自动地调整发射功率。当发射功率提高到100mW 时,其传输距离可以扩大到100m。蓝牙支持点对点和点对多点的通信方式,在非对称连接时,主设备到从设备的传输速率为721kbp s,从设备到主设备的传输速率为57.6kbp s;对称连接时,主从设备之间的传输速率各为432.6kbp s。蓝牙标准中规定了在连接状态下有保持模式(Hold Mode)、呼吸模式(Sniff Mode)和休眠模式(Park Mode)3种电源节能模式,再加上正常的活动模式(Active Mode),
一个使用电源管理的蓝牙设备可以处于这4种状态并进行切换,按照电能损耗由高到低的排列顺序为:活动模式、呼吸模式、保持模式、休眠模式,其中,休眠模式节能效率最高。蓝牙技术的出现,为各种移动设备和外围设备之间的低功耗、低成本、短距离的无线连接提供了有效途径。2 系统硬件结构
无线温度传感器主要由单片机控制单元、蓝牙模块、温度检测单元、接口电路及其它辅助电路组成,系统结构如图1所示。控制单元凌阳单片机为整个系统的核心,对检测到的温度数据进行转换、显示、传输,外扩4MB FL ASH 用于存储程序和温度数据。蓝牙模块包括蓝牙芯片、放大器、非平衡变压
器(Balun )等,负责与蓝牙控制终端进行无线连接和数据传输,按键完成系统设置、复位等信息输入,测量的温度数据在传输到控制终端的同时在L ED 上显示,并通过扬声器定时语音播报当前温度数据和超限报警
。
图1 无线温度传感器系统结构框图
2.1 单片机控制单元
控制单元采用SPCE061A 单片机,这是凌阳公司开发的一种性价比非常高的以μ′nSP TM 微处理器为内核的16位单片机,工作电压为2.6～3.6V ,工作频率为0.32～49.152M Hz ,较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。该芯片内包括ADC 、DAC 、定时器/计数器、RAM 、FL ASH 、ROM 等器件[1],具有一套高效率的指令
系统和集成开发环境,并且支持标准C 语言,可以实现C 语言与凌阳汇编语言的相互调用,为硬件设计和软件开发提供了便利条件。另外,芯片内置的2路10位精度的DAC ,再配合丰富的语音函数库,
可方便地完成语音的播放,非常适合于语音应用的开发。
2.2 温度检测单元
温度检测单元采用DS18B20型传感器,是美国DALL AS 公司推出的一种改进型智能温度传感器,
与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过编程实现9～12位的数字值读数方式。DS18B20与SPCE061A
单片机的接口电路如图2所示,由于DS18B20传感器支持“一线总线”接口[2],因此只需将DS18B20信号线接到单片机的1位I/O 线上即可,而且在1根I/O 线上可以挂接多个传感器实现多点温度测量。
为了提高抗干扰性能,采用外加电源方式对传感器供电
。
图2 DS18B20与SPCE061A 接口电路图
2.3 无线传输控制单元
随着蓝牙芯片单芯片的集成度越来越高和集成了芯片、Balun 、晶振等各种蓝牙模块的面世,将蓝牙嵌入到其它数字化设备中也越来越容易实现。本系统无线传输由蓝牙模块BCM02实现,BCM02核心
采用CSR (Cambridge Silicon Radio )公司的BlueCore2-External 蓝牙芯片,外围扩展了晶振、FL ASH 、Balun 、带通滤波器(B PF )、1.8V 稳压电
路,可以根据不同的应用场合快速开发,模块符合蓝
牙V1.1标准,最大发射功率设计为2.5mW (4dB/m ),是一个二级蓝牙芯片,工作电压为3±0.3V 。BCM02通过UAR T 口与单片机相连,
为简化设计,将所需的蓝牙协议栈和无线传输应用程序直接固化在蓝牙模块中,利用蓝牙提供一个透明的无线数据传输,而单片机只要设置好波特率等参数即可进行通信,传输控制由单片机完成。3 软件设计及流程3.1 单片机软件设计
单片机软件部分主要包括主程序、中断子程序、测温子程序、转换显示及存储子程序、UA R T 通信子程序、语音播放子程序等,为了降低功耗,使用中断来唤醒单片机进行测温等工作,因此主程序部分比较简单,主要负责系统各部分初始化和中断的调
?
37?2007年第4期刘国巍:低功耗无线温度传感器的设计与实现
用,在系统初始化完成后就直接进入睡眠模式,当中断到来时单片机退出睡眠模式,调用中断子程序实现测温、转换显示、温度数据的传输以及语音的播报和报警等功能。3.2 蓝牙应用程序设计
本系统是基于蓝牙的串口应用模型SPP (Serial Port Profile )实现无线数据的透明传输,在核心协议栈之上编写自己的上层应用程序。CSR 的蓝牙核心协议栈包括HCI 、L2CA P 、SDP 、RFCOMM 等,以固件的形式提供给开发人员,用户编写的应用程序和协议栈一起运行在CSR 嵌入式环境中。在CSR 程序中,不同任务之间可以异步地发送消息,
每一个任务在创建的时候可以让其中一个拥有消息队列,其它的就把发给任务的消息提交给该消息队列,由任务调度程序自动运行获得任务的消息。蓝牙模块上层应用程序流程如图
3所示。
图3 蓝牙模块上层应用程序流程图
4 低功耗设计
作为无线传感器,低功耗运行可以最大限度地延长设备的有效使用时间,为了获得最佳性能,设计时在电源损耗和可用性方面必须根据情况权衡使用,除了选用低功耗器件外,笔者从以下几个方面设计了电源管理程序以尽量减少无线温度传感器的功耗。
(1)由于无线温度传感器负责向控制终端传输数据,因此何时进行数据采集、何时进行数据传输可以由控制终端决定,非常适合使用休眠模式和呼吸模式,通过减少蓝牙设备在微微网中的活动达到节电的目的,并且控制终端一般接有持久的电源,所以电源管理的开销由终端来负责比较合适。把控制终
端作为主设备,将电源管理程序设计在终端的应用控制层中,并由控制终端完成设备的查询、配对、建链等工作,当无线传感器与控制终端配对成功并建立RFCOMM 连接后进入休眠模式,此时主从设备仍然保持着RFCOMM 信道,只是不能发送和接收数据,休眠模式下信标间隔可设为1s ,电流大概在1mA 左右。当需要进行数据传输时,退出休眠模
式进入呼吸模式,通过呼吸时隙发送数据,呼吸间隔可设为20～40ms ,间隔过大会带来明显延迟,当数据传输结束后再次进入休眠模式,从而尽可能地降低能耗。
(2)CSR 的BlueCore 芯片提供了独特的硬件节能方法———深度睡眠(Deep Sleep )模式,进入和退出深度睡眠模式至少需要10ms ,通过按钮或事件进入深度睡眠模式很大程度上降低了损耗。当用户确定将有较长时间不使用无线温度传感器时,可通过控制终端发送事件消息进入深度睡眠模式,需要使用时再通过消息快速退出。在深度睡眠模式下电流一般可控制在50μA 左右。
(3)凌阳单片机SPCE061A 也可以应用CPU
的睡眠模式,且A 口具有键唤醒功能,将BCM02的PIO5与单片机的IOA7相连接,当蓝牙模块退出休
眠模式,发送指令进行数据采集时,PIO5输出高电平,通过IOA7电平的变化产生中断来唤醒CPU 进入工作状态。5 结语
该无线温度传感器测量温度范围为-55～+125℃,其中在-10～+85℃范围内测量误差为
±0.5℃,当传感器精度选择为12位时,转换时间为750ms ,具有较高的分辨率。整个系统融合了先进的无线通信技术和嵌入式设计技术,并且利用蓝牙技术特殊的工作状态,通过电源管理让设备在恰当的时间进入或退出节能模式,延长了设备的有效工作时间,在工农业生产中具有广泛的应用前景。
参考文献:
[1] 薛钧义,张彦斌,虞鹤松,等.凌阳十六位单片机原理及
应用[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2] 金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用[J ].电子
技术应用,2000,26(6):66～68.
[3] DAV ID K.蓝牙应用开发指南———近程互联解决方案
[M ].李 静,译.北京:科学出版社,2003.
?47?工矿自动化2007年8月
智能仪器设计温度传感器的完整设计
指导老师: 班级： 姓名： 学号：
目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 测温模块的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 电源电路切换模块的论证与选择................................................. 错误！未定义书签。 1.3 控制系统的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.4 显示模块的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.5键盘模块.......................................................................................... 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图...................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.2 电源转换电路子系统的设计............................................. 错误！未定义书签。 3.1.3 STC89C52单片机子系统的设计........................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源的设计.......................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.5温度采集电路子系统电路的设计...................................... 错误！未定义书签。 3.1.6键盘模块.............................................................................. 错误！未定义书签。 3.2程序的设计...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述...................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图.......................................................................... 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案.......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及结论............................................................................. 错误！未定义书签。
嵌入式课程设计温度传感器-课程设计(1)
@ 嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器· 学号：01** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱* 、
课程设计任务书 班级: ************* 姓名： ***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 $ 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.* 5.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 6.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 7.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 8.各种外围器件和传感器的应用； 9.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.} 4.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 5.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的
单片机温度传感器及无线传输
通信与测控系统课程设计 报告
一、课程设计目的及要求 ①通过一个具体的项目实例，熟悉项目开发的流程，学习与通信相关的测控系统开发，包括基本知识、技术、技巧 ②锻炼硬件编程能力（C51），积累编程经验，形成代码风格，理解软件层次结构 ③常用外围器件（接口）的操作、驱动 一、实习主要任务 ①采集远端温度信息，无线收集，上位机显示信息 ②硬件配置：51系统板、DS18B20、无线数传模块IA4421、数码管 ③编程、调试，完成作品 二、硬件电路的原理框图 图一、AT89S51、数码管硬件原理图
图二、IA4421硬件原理图图三、DS18B20硬件原理图最终实现的功能： 三、软件设计及原理 1、读主程序流程图
主程序代码： #include
基于51单片机的温度警报器的设计
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
温度传感器课程设计
: 温度传感器课程设计报告 专业：电气化 年级： 13-2 学院：机电院 { 姓名：崔海艳 学号：35 … ^ -- 目录
1 引言 (3) 2 设计要求 (3) 3 工作原理 (3) 4 方案设计 (4) … 5 单元电路的设计和元器件的选择 (6) 微控制器模块 (6) 温度采集模块 (7) 报警模块 (9) 温度显示模块 (9) 其它外围电路 (10) 6 电源模块 (12) 7 程序设计 (13) — 流程图 (13) 程序分析 (16) 8. 实例测试 (18) 总结 (18) 参考文献 (19) \
。 1 引言 传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测 2 设计要求
(完整版)无线无源温度检测原理
无线测温技术方案 (基于EH技术) 1.EH技术说明 1.1. EH技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将EH技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2.基于EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1. 无线测温系统简介
基于单片机的温度传感器的设计说明
基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14
嵌入式课程设计温度传感器-课程设计 (1)
嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器 学号：2012180401** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱*
课程设计任务书 班级: ************* 姓名：***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 7.各种外围器件和传感器的应用； 8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 4.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的参量显示在液晶屏上。
基于单片机的智能温度传感器的毕业设计
基于单片机的智能温度传感器的毕业设计 1.1设计目的 我国是一个农业大国，粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾害及各种突发事件的发生，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国各地区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题，而影响粮食储藏的主要参数又是温度。根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。过去粮食温度的检测是靠人工手测进行，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。随着计算机和信息技术的发展，计算机测量系统越来越多的场合得到了广泛应用。传统的人工查看粮温的方法，已逐步被电子检温设备所取代，小的储粮设备一般采用小型测温仪检测粮温，大中型储粮设备已逐步配备微机测温系统。前一种方式多数采用由拨动手动开关逐点查看粮温的方法，有些也采用自动巡检方式并配备小型打印机记录粮温数据。后一种方式则可在微机机房监测粮温情况，并能利用微机对粮温数据进行分析对比。保证粮库中储藏粮食的安全，一个十分重要的条件就是要求粮食储藏温度保持在18℃~20℃之间。对于出现不正常升温或降温，要求能够迅速的测量并且报警使工作人员可以马上采取措施降温或升温。本设计采用的DS18B20是美国DALLAS公司生产的智能温度传感器。可以通过程序设定9~12位的分辨率，测量温度围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃围精度为士0.5℃，DS18B20支持“一线总线”接口，用一根线对信号进行双向传输，具有接口简单容易
扩展等优点，适用于单主机、多从机构成的系统。DS18B20测量的现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合各种恶劣环境的现场温度测量。DS18B20支持3V~ 5.5V的电压围。分辨率、报警温度可设定存储在DS18B20的E2PROM中，掉电后依然保存。 1.2 设计容 （1）一线总线制单片机中的应用。 （2）点阵式液晶显示器的使用。 （3）高级语言对单片机编程技术。 1.3 设计要求 （1）检测8个温度点数。 （2）精度要求正负0.5摄氏度 （3）体积在200*100毫米。 （4）数据传输约一公里左右。 （5）采用LCD显示。 1.4 关于一线总线DS18B20的简介 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的
由ATmega324p实现的数字化无线温度传感器设计方案
由ATmega324p实现的数字化无线温度传感器设计方案 1 引言 目前，大多采用的是有线多点温度采集系统，通过安装温度节点来实现对室内外温度监控。这种传统的多点采集系统需要用导线与每个温度采集节点连接，其技术成熟，制作成本相对较低。但是，在许多场合需要将传感器节点直接放置在目标地点进行现场的数据采集，这就要求传感器节点具有无线通信的能力。同时，由于无线传感器通常使用电池作为能源，所以，它对能耗要求非常高。 针对这些问题，本文提出一个无线传感器设计方案，来实现主机端与传感器节点之间的通信，并且通过选用低功耗的芯片和对软件的低功耗设计实现了低功耗的目标。本文设计主要是基于433 MHz ISM频段，无需申请就可以使用。该设计方案有许多明显的优点：传输速度快、距离远、数据稳定；采用低功耗模式，延长电池使用时间；能保证任何时候数据不丢失，提高系统的强健度。 2 系统硬件设计 所设计的无线温度传感器主要由以下几部分组成：温度测量、发射部分、接收部分、LCD 显示部分以及操控部分。系统结构图如图1所示。 2.1 温度测量电路 在温度测量电路中采用Dallas公司生产的1-Wire总线数字温度传感器DS18B20。温度测量电路如图2所示。 DS18B20是3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-55～125℃，可编程为9-12位A／D转换精度，测温分辨率可达0.062 5℃，被测温度以带符号扩展的16位数字方式串行输出。 DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL及配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是
温度传感器课程设计
温度传感器课程设计报告 专业：电气化___________________ 年级：13-2 学院：机电院 姓名：崔海艳 ______________ 学号：8021209235 目录 1弓I言................................................................... ..3
2设计要求................................................................. ..3 3工作原理................................................................. ..3 4 方案设计 ................................................................ ..4 5单元电路的设计和元器件的选择.............................................. ..6 5.1微控制器模块........................................................... .6 5.2温度采集模块...................................................... .. (7) 5.3报警模块.......................................................... .. (9) 5.4 温度显示模块..................................................... .. (9) 5.5其它外围电路........................................................ (10) 6 电源模块 (12) 7程序设计 (13) 7.1流程图............................................................... (13) 7.2程序分析............................................................. ..16 8.实例测试 (18) 总结.................................................................... ..18 参考文献................................................................ ..19
无线温度传感器课程设计
邮电与信息工程学院 现代测控技术 课程设计说明书 课题名称：无限温度采集系统 学生学号：0941050212 专业班级：09测控技术及仪器2班 学生姓名：刘奎 学生成绩： 指导教师：李国平 课题工作时间：2012-6-20 至2012-7-4
摘要 无线温度采集系统是一种基于射频技术的无线温度检测装置。本系统由传感器和接收机，以及显示芯片组成。传感器部分由数字温度传感器芯片18B20，单片机89C52，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器采用电源供电；接收机无线接收来自传感器的温度数据，经过处理、保存后在LCD1602上显示，所存储的温度数据可以通过串行口连接射频装置与接收端进行交换。 数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。既可用它组成单路温度测量装置，也可用它组成多路温度测量装置，文章介绍的单路温度测量装置已研制成产品,产品经测试在-10℃-70℃间测得误差为0.25℃,80℃≤T≤105℃时误差为0.5℃,T>105℃误差为增大到1℃左右。 关键词：温度采集系统；无线收发；温度传感器；89C52单片机；
Abstract Wireless temperature acquisition system based on RF technology is a kind of wireless temperature detecting device. The system consists of the sensor and receiver, and display chip. The sensor consists of digital temperature sensor18B20 chip, chip 89C52, low power RF transmission unit NRF905 and antenna components, sensors using wireless power supply; the receiver receives from the temperature data, processed, preserved in the LCD1602 display, the stored temperature data can be through the serial port connected to the RF device and the receiving terminal exchange. The digital single bus temperature sensor is the current measuring device, it sets the temperature measurement, A/D conversion in one, with a single bus structure, digital output, the advantages of direct interface with microcomputer. Not only can it consists of single channel temperature measuring device, it is also available to form a multichannel temperature measuring device, this paper introduces single temperature measurement device has been developed into products, products tested in -10℃-70 ℃measured between the error is 0.25℃,80 ℃≤T ≤105 ℃error is 0.5℃, T>105 ℃error in order to increase to about 1 ℃. Key words: temperature acquisition system; wireless transmission; temperature sensor; SCM 89C52
51单片机温度传感器课程设计.
基于单片机的温度传感器课程设计报告 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中温度传感器就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的温度传感器与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机STC89S52，测温传感器使用DS18B20，用LCD实现温度显示,能准确达到以上要求。 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度传感器。 关键词：单片机，数字控制，温度传感器 1. 温度传感器设计内容 1.1传感器三个发展阶段 一是模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。 三是智能温度传感器。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器
温度传感器课程设计报告1
温度传感器的特性及应用设计 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这类传感器已在科研，工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。 1、目的要求 1．测量温度传感器的伏安特性及温度特性，了解其应用。 2．利用AD590集成温度传感器，设计制作测量范围20℃～100℃的数字显示测温装置。 3．对设计的测温装置进行定标和标定实验，并测定其温度特性。 4．写出完整的设计实验报告。 2、仪器装置 AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。 3、实验原理 AD590 R=1KΩ E=（0-30V） 四、实验内容与步骤 ㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围 ⒈按图摆好仪器，并用回路法连接好线路。 ⒉注意，温度传感器内阻比较大，大约为20MΩ左右，电源电 压E基本上都加在了温度传感器两端，即U＝E。选择R4＝1KΩ，温度传感器的输出电流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。
⒊在0～100℃的范围内加温，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。填入数据表格。 ⒋根据数据，描绘V～I特性曲线。可以看到从3V到30V，基本是一条水平线，说明在此范围内，温度传感器都能够正常工作。 ⒌根据V～I特性曲线，确定工作电压范围。一般确定在5V～25V为额定工作电压范围。 ㈡测量温度特性――确定其工作温度范围 ⒈按图连接好线路。选择工作电压为10V，输出电流为I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。 ⒉升温测量：在0～100℃的范围内加热，选择0.0 、10.0、 20.0……90.0、100.0℃时，分别同时测量输出电流大小。将数据填入数据表格。 注意：一定要温度稳定时再读输出电流值大小。由于温度传感器的灵敏度很高，大约为k=1μA／℃，所以，温度的改变量基本等于输出电流的改变量。因此，其温度特性曲线是一条斜率为k=1的直线。 ⒊根据数据，描绘I～T温度特性曲线。 ⒋根据I～T温度特性曲线，求出曲线斜率及灵敏度。 ⒌根据I～T温度特性曲线，在线性区域内确定其工作温度范围。 ㈢实验数据: ⒈温度特性
几种无线温度传感器优劣(声表面波等)
依据测温原理的无线温度传感器分类 无线测温系统在电力系统开关柜中投入应用已有多年，而在这几年间，陆续出现了多种类型的无线温度传感器。对于究竟哪一种传感器更适合开关柜内部使用并未有一个明确标准。在此，我们对现今常见的无线温度传感器依据测温原理进行分类以及对各种类型的特点进行一次客观的阐述。 依据测温的原理，应用于开关柜无线测温的无线温度传感器主要可分为四类。一类是利用热敏电阻的温度特性接触式测温的传感器；第二类是利用半导体材料（PN结）的温度特性，接触式测温的传感器；第三类是利用红外热辐射技术，传感器采用红外探头，非接触式测温；第四类是利用压电晶体，采用声表面波技术无源接触式测温的传感器 a.热敏电阻 利用热敏电阻测温的传感器，其原理是热敏电阻的阻值会随温度的变化而改变，通过阻值的大小来反映温度。这种传感器其优点是灵敏度高（因为热敏电阻的电阻温度系数大，阻值随温度改变的变化明显）。缺点是，由于热敏电阻阻值与温度的线性关系较差，直接测量的精度低，必须通过运算补偿才能得到较准确的测量值。电阻元件易老化，使用寿命短，精度及稳定性随使用变差。其无线是体现在通讯方式上，通过传感器内部的A/D转换，将数字信号无线发送出。 b.PN结 采用PN结作为测温元件的无线温度传感器，其原理是PN结的压降随温度的变化而改变，施加恒定电流，通过输出电压的大小来反映温度。其压降与温度的关系几乎为线性，精度高，但灵敏度相对热敏电阻要低，反应时间比热敏电阻长。半导体元件不易老化，使用寿命较长，可靠性高。其无线同样是体现在通讯方式上。 c.红外热辐射 采用红外技术的无线温度传感器，测温原理与常见的红外点温枪基本类似——任何高于绝对零度的物体都在发射出辐射能，辐射能的强度与物体温度有着密切关系，传感器探测物体发出的红外辐射，将辐射能转变为电信号，通过校准运算最终得到被测物体表面的温度。数据进一步通过传输模块无线发射出。红外传感器测温反应灵敏度极高，测温范围远大于其他几种，且非接触式测温使得探头使用寿命更长，对被测点无影响。但红外测温对空间要求较高，探头与被测表面必须无任何阻挡，且探头与被测表面间距受传感器距离比率（D:S）的限制，安装部位的选择不易。 以上三类无线温度传感器一般都是由感温模块（热敏电阻、PN结或红外探头）、数模转换模块、无线射频传输模块以及电源模块（可以是电池或感应取电，本文不对供电方式作讨论或比较）组成。 d.声表面波 基于声表面波的无线温度传感器则与其他类别有较大区别。首先，其最大的特点就是传感器本身不需要电源；其次，其无线并不是仅仅体现在通讯方式上，同时也体现在测温原理上。声表面波无线温度传感器是由天线、叉指换能器、反射栅以及压电基片组成，与其他传感器截然不同。其测温的原理是，传播在压电基片表面的声表面波，其波长和波速会随基片表面或内部相关因素（包括温度）的改变而变化。由对应的接收器发出无线激励信号，信号输入传感器的压电基片激起声表面波，不同温度下，传感器输出不同的信号，信号再由接收器接收，经过调解获取温度值。声表面波传感器体积小，不需要电源，传感器成本低是其主要的优势。但正由于无源，传感器需要接收采集器发出的激励信号，这种激励信号的有效无线传输距离较短；另一方面，由于被测设备的震动产生位移，导致声表面波的相位等发生变化，测温的精度严重降低，而现在尚无较好的校准方式。
温度传感器温度控制设计
1 系统总体设计 1.1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1.2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1.2.1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS18B20的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故选用此方案。 1.2.2 DS18B20单线智能温度传感器的工作原理 DS18B20温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最近推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。 1.2.3 DS18B20单线智能温度传感器的性能特点 ①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）； ②测温范围为-55℃— +125℃，测量分辨率为0.0625℃； ③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM ； ④适配各种单片机或系统机； 计算机控制 温 度 信 号 采 集 电 路 温度控制接口电路 继电器控制 与加热电路 继电器控制 与降温电路
智能无线温度传感器的设计
题目智能无线温度传感器的设计 摘要 本文介绍的重点是无线温度传感的设计。硬件部分是以单片机为核心，还包括数据采集模块，模-数转换模块，无线数传模块和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。模-数转换模块，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换。无线数传模块是通过单片机的通信口发射和接受信号。软件部分，主要是应用汇编语言。编程时要用尽量少的语句，实现系统的功能。 关键词：传感器，单片机，无线
金华职业技术学院毕业论文
目录 中文摘要 (ⅰ) 英文摘要 (ⅱ) 目录 (ⅲ) 引言 (1) 第一章硬件电路设计 (2) 1.1 系统结构设计 (2) 1.2 单片机 (2) 1.3 模-数转换模块 (3) 1.4 温度传感器 (5) 1.5 信号调理电路 (6)
1.6 无线数传模块 (6) 第二章软件系统设计 (8) 2.1系统软件结构 (8) 2.2 程序流程图 (10) 第三章系统调试 (12) 3.1 硬件调试 (12) 3.2 软件调试 (12) 3.3 软硬结合调试 (12) 总结 (14) 谢辞 (15) 附录A 程序清单 (16) 附录B 原理图 (19) 附录C 实物图 (20) 参考文献 (21)
引言 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器和控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。 无线与在线式温度传感器相比较，有如下优点： 1、无线温度传感器的安装位置没有任何限制摆放灵活且无须布线。 2、无线温度传感器采用防水设计可以应用于非常潮湿的环境。 3、无线温度传感器的安装和维护非常简便。 4、减少了电缆使用量，降低了系统成本、提高了系统的可靠性。 5、如果库房翻新，无线温度传感器不存在连接电缆问题可以随意拆卸，不存在重复投资问题。 6、系统可以很方便的与空调机的自动控制系统连接。 7、无线连接方式是当今传感器发展的一个主要趋势。 现代测量中，无线温度传感器已成为日益重要的一种测量工具。现在无线温度传感器已广泛应用于粮库、油田、矿井以及饭店等需要远距离监控温度的场合。 此系统的最前端是传感器，传感器把采集到的模拟信号，经过信号调理电路，对采集到的信号进行适当调整，以适合A/D转换器的需要。A/D转换器采用MC14433，它满足本系统的要求，MC14433把模拟量转换为数字量后输出给单片机，本文采用AT89C2051作为核心控制部件，它功能比较齐全，可以满足系统设计的需要。单片机控制数据的采集，传输，它是整个系统的核心。由单片机处理后，通过无线发射模块来发射。这样就实现了无线温度传感器的功能要求。 系统的硬件部分，将部分重点的在第一章里做详细介绍。系统的软件部分，主要用汇编语言。软件部分包括单片机初始化的设计，串行通信的设计，A/D转换的设计。软件部分的内容将在第二章里做详细介绍。调试部分包括硬件调试和软件调试以及软硬件结合调试，系统调试部分的内容将在第三章里做详细介绍。