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常用的温度检测元件主要有热电偶、热敏电阻、热电阻Pt100等。热电偶式传感器体积较大H变更率小导致灵敏度比较低;热敏电感测量的稳定性和复现性差,且变更率非线性;热电阻Pt100的缺点就是热响应比较慢,成品高。本系统采纳的DALLAR半导体公司的单总线数字式只能温度传感器DS18B20很好的改善了这些问题。DS18B20型单总线智能温度传感器属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及限制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小,接口便利,传输距离远等特点。DS18B20的测温范围从-55℃至+125℃,并通过简洁的编程实现9-12位的数字读数方式,。DS18B20外形简洁且体积小,它只有三只管脚,、接地引脚GND和输入/输出引脚DQ,仅通过单线接口DQ就可以完成于单片机的信息沟通。说明 DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息,因此在中心微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得,无需外部电源。 因为每个DS18B20都有一个独特的片序列号,所以多只DS18B20可以同时连在一根单线总线上,这样就可以把温度出传感器放在很多不同的地方。这一特性在HVAC环境限制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程检测和限制等方面特别有用。引脚说明16脚SS0PPR35符号说明91GND接地82DQ数据输入/输出脚。对于单线操作:漏极开路。73VDD可选的VDD引脚。 DS18B20通过一种偏上温度测量技术来测量温度。图4示出了温度测量电路的方框图。温度/数据关系温度℃数据输出(二进制)数据输出(十六进制)+125000000001111101000FA+2500000000001100100032+1/200000000000000010001000000000000000000000-1/211111**********FFFF-2511111**********FFCE-5511111**********FF92 DS18B20是这样测温的:用一个高温度洗漱的振荡器确定一个门周期,内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的一个值。假如计数器在门周期结束前到达0,则温度寄存器(同样被预置到-55℃)的值增加,表明所测温度大于-55℃。 同时,计数器被复位到一个值,这个值由斜坡式累加器电路确定,斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又起先计数知道0,假如门周期仍未结束,将重复这一过程。 斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性,以期在测温时获得比较高的辨别力。这是通过变更计数器对温度每增加一度所需计数的值来实现的。因此,要想获得所需的辨别力,必需同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。 ℃的辨别力。温度以16bit带符号位扩展的二进制补码形式读出,表1给出了温度值和输出数据的关系。数据通过单线接口一串行方式传输。DS18B20测温范围-55℃~+125℃,℃递增。如用于华氏温度,必须要用一个转换因子查找表。 留意DS18B20内温度表示为1/2℃LSB,如下所示9bit格式: 最高有效(符号)位被幅值充溢存储器中两个字节温度寄存器的高MSB位,由这种“符号位扩展”产生出了示于表1的16bit温度读数。 ,最大0dBm放射功率,免许可证运用;支持六路通道的数据接收。低工作电压:~:2Mbps,由于空中传输时间很短,极大的降低了无线传输中的碰撞现象(软件设置1Mbos或者2Mbps的空中传输速率)多频点:125频点,满意多点通信和跳频通信须要超小型;,体积小巧,15×29mm(包括天线)低功耗:当工作在应答模式通信时,快速的空中传输及启动时间,极大的降低了电流消耗。 低应用成本:NRF24L01集成了全部与RF协议相关的高速信号处理部分,比如:西东重发丢失数据饱和自动产生应答信号等,NRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行莫伊,内部有FIFO可以与各种凹凸速微处理器接口,便于运用低成本单片机 自动重发功能,自动检测和重发丢失的数据包,重发时间及重发次数可软件限制 自动存储未收到应答信号的数据包 自动应答功能,在收到有效数据后,模块自动发送应答信号,无须另行编程 载波检测CRC检测和点对多点通信地址限制 数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置 可同时设置流露接收通道地址,可有选择性的打开接收通道 ,~,电流消耗(0dBm)(2000kbps)-40~+85℃数据传输率为1000kbps下的灵敏度-85dBm掉电模式下电流消耗900nA模块结构和引脚说明说明:~,不能在这个区间之外,。。和接地端,其余脚都可以干脆和一般的5V单片机IO口干脆相连,无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用了。硬件上面没有SPI的单片机也可以限制本模块,用一般单片机IO口模拟SPI不须要单片机真正的串口接入,只须要一般的单片机IO口就可以了。与51系列单片机PO口连接时须要加10K的上拉电阻,其余连接不须要。 NRF24L01有四种工作模式:收发模式、配置模式、空闲模式、关机模式。工作模式由PWR_UPregister、PRIM_RXregister和CE确定,详见下表:模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111-放射模式101数据在TXFIFI寄存器中放射模式101→0停留在放射模式,直至数据发送完待机模式2101TXFIFO为空待机模式11-0无正在传输的数据掉电模式0---EnhancedShockBurstTM收发模式EnhancedShockBurstTM收发模式下,运用片内的先入先出堆栈区,数据低速从微限制器送入,但高速(1Mbps)放射,这样可以尽量节能,因此,运用低速的微限制器也能得到很高的射频数据放射速率。与射频协议相关的全部高速信号处理都在片内进行,这种做法有三大好处:尽量节能;低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频放射);数据在空中停留时间短,抗干扰性高。EnhancedShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在EnhancedShockBurstTM收发模式下,NRF24L01自动处理字头和CEC校验码。在接收数据时,自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时,自动加上字头和CRC校验码,在发送模式下,置CE为高,至少10μs,将时发送过程完成。EnhancedShockBurstTM放射流程把接收机的地址和要发送的数据按时序送入NRF24L01;配置CONFIG寄存器,使之进入发送模式;微限制器把CE置高(至少10μs),激发NRF24L01进行EnhancedShockBurstTM放射;NRF24L01的EnhancedShockBurstTM放射(1)给射频前端供电;(2)射频数据打包(加字头、CRC校验码);(3)高速放射数据包;(4)放射完成,NRF24L01进入空闲状态。EnhancedShockBurstTM接收流程配置本机地址和要接收的数据包大小;配置CONFIG使之进入接收模式,把CE置高。130μs后,NRF24L01进入监视状态,等待数据包的到来;当接收到正确的数据包(正确的的地址和CRC校验码),NRF24L01自动把字头、地址和CEC校验位移去;NRF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR职位(STATUS一般引起微限制器中断)通知微限制器;微限制器把数据从NewMsg——RF24L01读出;全部数据读取完毕后,可以清晰STATUS寄存器。NRF24L01可以进入四种主要的模式之一。 NRF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计,其最大的优点是,实现节能的同时,缩短芯片的启动时间。在空闲模式下,部分片内晶振仍在工作,此时的工作电流跟外部晶振的频率有关。 在关机模式下,为了得到最小的工作电流,一般此时的工作电流为900nA左右。关机模式洗啊,配置字的内容也会被保持在NRF24L01片内,这是该模式与断电状态最大的区分。NRF24L01与单片机接口示例肯定极限参数工作电压VDD············-~+ VSS·············0V输入电压Vi·············-~+·············VSS~VDD总功耗(=+85℃)·······60Mw温度 工作温度·········-40℃~+85℃ 存储温度·········-40℃~+125℃留意:强行超过一项或多项极限值运用将导致期间永久性损坏课程设计心得体会 我通过这次课设,更加深化的了解了温度传感器,无线传输模块,以及52单片机的结构功能和详细应用,也是我们对电路PCB板有了更深的相识,开阔了我们的眼界,丰富了我们的学问,增长了我们的见识。 拿到课设题目的时候,看到温度传感器首先想到的是DS18B20,数字总线温度传感器。实现远距离传输出现了三种方案:红外、无线、延长导线。因为此次为传感器课程设计,因此首先选择运用延长导线的方法做到远距离传输,后发觉延长导线带来的误差较大。又由于对于红外和无线模块的学问不了解,于是向同学询问最终确定运用无线模块。 由于单线数字温度传感器DS18B20,测温相当精确,我主要时间花在了单片机软件程序的编辑和调试以及电路模块的制作方面。在运用NRF24L01进行无线传输时,运用的程序是模块自带的程序,我所要做的就是进行稍许修改,进行调用函数。在老师和同学们的帮助下,我完成了本次课设,我的无线温度采集系统,可以实现温度的无线采集,并且相当精确,我的电路板运用的是生产实****时做好的比较胜利板子。当然,我的课程设计还有很多不足之处,在老师的帮助下,我会在以后的学****生活中多加改进。感谢学校给我这次珍贵的实践机会,感谢老师以及同学对我的帮助,我以后会做的更好![M].北京:清华高校出版社,[M].北京:北京航空航天高校出版社,2006年7月第一版。[J].电子测量技术,2008(9):91-[M].北京:清华高校出版社。2006:3-:清华高校出版社。2008(10)