基于NRF905的无线测温系统设计文档格式.docx

1、KEY WORDS: NRF905, DS18B20, data acquisition, wireless temperature measurement目录摘 要1ABSTRACT2第1章绪论51.1选课的背景和意义51.2无线通信测量的发展现状及发展趋势51.2.1 无线通信介绍51.2.2无线通信技术的选择61.2.3无线通信技术的发展与现状71.3论文研究的主要内容和方法101.3.1主要内容101.3.2研究方法101.4 论文结构11第2章本课题元器件介绍122.1温度传感器的选择122.2无线收发芯片选择122.3 主要器件的介绍142.4 本章小结26第3章系统总体硬件设计及

2、功能描述273.1系统总体方案设计273.2单片机STC89C52RC主控单元273.3 温度信号采集模块283.4 无线传输发送端293.5 供电与电压转换模块293.6 数码管显示模块303.7 系统总体电路图313.8 本章小结31第4章 系统总体软件设计324.1系统总体软件设计324.1.1 底层驱动层324.1.2 界面层324.1.3 应用层324.2无线发送端程序设计324.3 LED驱动子程序设计334.4 DS18B20温度采集子程序设计344.5 STC89C52 单片机主程序设计364.6 本章总结36第5章系统调试，总结与展望375.1 系统调试375.2 总结375

3、.3 展望38致谢39参考文献40附录1 电路原理图与PCB图41附录2 源程序4443第1章 绪论1.1选课的背景和意义在工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、湿度、气压等，温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题，因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用，在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得

4、到充分的保证。温度作为一项工业常用测量对象，在工业现场和过程控制中具有至关重要的作用。随着科学技术的发展,要求温度测量的范围向深度和广度扩展,不但要求有足够的精度满足工业生产和科学技术的要求,而且还要求有广泛的测温范围。在许多测控现场，传统数据传输都是通过有线电缆实现的。随着射频、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现更容易，数据传输速率更快，抗干扰能力更强，因此，许多应用采用了无线传输技术。无线数据传输与有线数据传输相比，有诸多优点：一是成本低，省去大量布线；二是建网快捷，只需在每个终端连接无线数据传输模块和架设适当高度天线；三是适应性好，可应用于某些特殊环境；四是扩展性好，只需将设备与无线

5、数据传输模块相连接。因此，无线传输是一种有效数据传输方式。所以使用无线传输的高精度测温系统可以对生产环境的温度进行无线传输并且能够进行使操作员可以远距离实时了解被测现场的温度变化情况,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。1.2无线通信测量的发展现状及发展趋势1.2.1 无线通信介绍无线通信（Wireless Communication）是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。 从最初的电报开始经过150多

6、年的现代电信的发展是来自各界的成千上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。他们当中只有少数独立负责发明的人成了名，而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。从七十年代，人们就开始了无线网的研究。在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补有线所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网

7、是作为有线以太网的一种补充，遵循了IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。到1997年6月，IEEE终于通过了802.11标准。802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层（PH）和媒质访问控制层（MAC）进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。各厂商的产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层（LLC）是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的（如图一所示）。这

8、样就使得无线网的两种主要用途-（同网段内）多点接入和多网段互连，易于质优价廉地实现。对应用来说，更重要的是，某种程度上的兼容就意味着竞争开始出现；而在IT这个行业，就意味着十倍速时代降临了。在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频（SpreadSpectrum）技术；红外（Infared）技术；窄带（NarrowBand）技术。而扩频又分为直接序列（DirectSequence,DS）扩频技术（简称直扩），和跳频（FrequencyHopping,FH）扩频技术。直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。根据预测，今后几年，无线网在全世界将有较大的发展，单只美国无线局域

9、网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。1.2.2无线通信技术的选择数据采集技术是信息科学的重要组成部分，已广泛应用于各个领域。在数据传输方式上，目前数据采集系统基本上是通过有线方式进行连接，有线方式的数据传输速度快，可靠性高且运行稳定，能满足大多数情况的需要，但是其应用受现场环境和应用对象的限制。近年来，随着射频技术、微电子技术及集成电路技术的进步，无线通信技术取得了飞速的发展，无线通信的实现成本越来越低，传输速度越来越快，可靠性越来越高，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。短距离无线通信技术是近年来的研究热点，将无线技术引入数据采集领域，可以解决某些无法或不便

10、布线的环境下的数据采集问题，以及解决有线网络带来的布线麻烦、不易维护等缺点。有些数据采集系统应用于智能家居领域的，但也进一步拓展至其它诸如工业控制、仪器仪表等领域对象的状态监测。随着电子技术的不断进步，短距离无线通信技术在近几年蓬勃发展起来，世界上主要的芯片厂商都推出了无线收发芯片。短距离无线通信系统的大部分功能都集成到一块芯片内部，一般使用单片数字信号射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块。所有高频元件包括电感、振荡器等己经全部集成在芯片内部，一致性良好，性能稳定且不受外界干扰。射频芯片一般采用FSF调制方式，工作于IsM频段，通信模块一般包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密防议，发射功率、工作频率