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基于单片机的多点无线温度监控系统
「多点无线温度监控系统主要借助温度传感器,完成多点温度数字信息采集工作,这种监控系统代替了传统的直接布线采集方式,也弥补了传统方式中的不足之处,该监控机洗主要基于单片机,在监控系统设计中,设计人员还要有效安排无线模块和数字温度传感器的位置,使其能完成无线信息采集工作,还要保证无线测温精度。该温度监控系统分为硬件和软件两部分,设计人员应基于总体方案设计内容,做好软硬件设计。(2021-8-6)」
关键词:单片机;多点无线温度监控系统;设计
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.154
  在温度信息采集中,无线温度监控系统实现了信息来源由单点向多点的转变,单片机在其中发挥了重要作用。该温度监控系统应用的单片机数量不止一个,设计人员需要妥善安排单片机的从属关系,使其能与软硬件功能相适应。另外在系统设计中,还要明确技术要点,使监控系统能实时采集信息。本文主要针对基于单片机的多点无线温度监控系统进行分析。
  1 总体方案设计
  多点无线温度监控系统主要包括数字温度传感器和无线模块,前者主要采取DS18B20型号,其主要完成温度测量、传感工作,其主要将温度信息传递给主机,使温度信息显示在显示屏幕中。单片机主要应用在主机内部,主机和从机通过无线模块连接在一起,两者信息交互过程便是温度传感器传感信息的过程[1]。
  2 系统硬件设计
  从总体设计来看,多点无线温度监控系统作用过程主要发生在主从机上,所以主机系统和从机系统是整个系统的主要分属子系统,在主机系统中,除却中央控制中心MCU外,显示屏幕及无线模块等也是主机系统重要组成部分。在从机系统中,其也存在自己的中央控制中心MCU,也有无线模块来完成传感工作,其温度检测模块数量有很多,可及时反馈不同点的温度变化,使监控系统实现多点温度信息采集目的。主机系统有一个,从机系统有多个。在系统硬件设计中,相关人员还要做好以下设计工作。
  2.1 主控MCU
  在主控MCU中,控制芯片为单片机,单片机型号有多种,设计人员还要站在综合角度上,设计抗干扰能力强,运行效率高的单片机。应用在该监控系统中的单片机型号为STC89C52RC,该种单片机可以适宜多种指令代码。该主控MCU有两种周期,分别为12时钟/机器和6时钟/机器[2]。在温度采集控制中,主控MCU可以从两种周期中选择最适合的数值。单片机的电压会对主控MCU工作电压产生影响。其工作温度范围主要在零下40摄氏度到零上85摄氏度之间。其在运行中,会在掉电模式、正常工作模式等多种模式中转换,如果监控系统外部中断,其会通知主控MCU,使其处于掉电模式。
  2.2 液晶显示模块
  液晶显示器主要显示不同时刻的温度采集信息,所以其分辨率要满足观看要求,其要实时显示信息,不能出现无反应、无显示问题。在该多点无线温度监控系统设计中,设计人员应合理设计其接口方式,使其实现串行多量化,如此其才能及时接收多点温度信息,该种显示模块还要具备中文字库,在人机交互图形界面中,显示中文信息,满足用户使用需求。液晶显示模块接口多,接口方式还要灵活。液晶显示模块不仅要提供数据,还要提供相关图形,反映温度变化趋势,使用户一目了然。
  2.3 无线模块
  无线模块型号主要为nRF24L01,其属于成品模块,可以满足高频电路走线要求,保证监控系统运行顺畅[3]。选择的无线模块主要有断电模式和空闲模式两种工作模式,与主控MCU的工作模式相适应,其充当单片射频收发机角色,完成应答和再发射工作,其在该工作过程中的自动化程度较高。该模块在工作时主要完成温度信息传输工作,其传输速率较大。模块应用供电电压不能超过3.6V。该无线模块直接与单片机连接在一起,其在主從机系统中的应用功能不同,在主机系统中,主要承担数据接收角色,而在从机系统中,则发挥发射作用,在接收发射过程中,主从机之间也实现了信息交互。
  2.4 主机报警线路
  在多点温度监控中,如果某一点温度过高或过低或变化趋势较大,该线路还要好联合声光报警模块,共同辅助主机完成报警工作。
  2.5 温度检测模块
  该模块主要为温度传感器,其结合了数字化技术,可以实现温度测量和检测目的。其测量范围和测温分辨率还要满足要求。在设计中,主要将一根端口线作为其中央控制器,设计人员还要将其与单片机有效连接起来。
  3 系统软件
  软件程序也有主从之分。在主机程序设计中,需要编制液晶显示器的显示程序,使其能及时反应相关温度信息,需要对无线模块的工作程序进行编制,其在主从机中的工作模式和作用不同,编制程序也要有所不同[4]。在从机程序设计中,需要对温度检测进行设计,使其能有效监测温度信息,并将其传递给主机,主控MCU还需要按照时序来解读数据。
  4 结束语
  多点无线温度监控系统设计需要控制的内容比较多,设计人员需要面面俱到,控制温度采集时间节点,减少数据接收时间差并使上位机程序作用效果得到保证,如此监控系统采集的温度信息才能得到有效分析。在监控系统设计中,设计人员还要根据系统应用现状和评价结果,不断优化系统构成框架,使软硬件满足温度信息采集、分析要求。
  参考文献:
  [1]晏宇.基于单片机的无线温度监控系统的设计与制作[J].南昌大学,2018(04):34.
  [2]熊强强,裴慧琴,奚建平,王涛,赵慧,陈晓玲.一种智能无线多点温度监控系统的设计与实现[J].国外电子测量技术,2017,36(05):55-58.
  [3]刘晓春.基于单片机的多点无线温度监控系统[J].电子世界,2017(02):168.
  [4]蒋萧泽,王艳新,朱莉,李淑芝.基于单片机的多点无线温度监控系统[J].电子测试,2016(13):25+27.
(信郊)
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