基于无线传输技术的多路温度数据采集系统设计

1、东北电力学院学报第25卷第1期2005年2月Journal Of Northeast China Institute Of Electric Pow er EngineeringVol. 25,No. 1Feb. ,2005文章编号:1005-2992(2005 01-0072-04基于无线传输技术的多路温度数据采集系统设计杨占军, 杨英杰(东北电力学院信息工程系, 吉林吉林132012摘要:, 度数据采集和温度数据无线传输的设计方案, 据传输模块化设计方法。关键词:温度; 数据采集; 单片机; 中图分类号:TP 27:A, 温度数据采集是其中最常见的一种。传统温, 对于多点大范围变化的温度数

2、据采集来说, 采用传统温度采集方法, 。为解决这个问题, 本文提出一种基于无线传输技术的多路温度数据采集系统, 通过无线发送接收模块将采集到的温度数据传输到指定位置进行存储、显示和打印。同时, 为适应工业温度检测系统对大范围变化温度数据采集的需要, 通过对前端温度检测组件进行模块化设计, 使采集的温度数据精确可达到0. 0625, 采值变化范围为-55+125, 完全可以满足一般温度测量的需要1。1系统构成本系统构成原理如图1所示。系统主要由温度数据采集、存储及显示和无线发送与接收三部分构成(图1 。前端温度检测部分主要采用了DALLAS 公司生产的数字温度传感器DS18B20, 数据发送与接

3、收由无线发送接收模块PTR2000完成。前端检测部分完成各路温度数据采集, 经单片机多路控制, 然后由测温装置对所采集的数据进行转换处理后, 通过PTR2000将数据发送出去。接收端通过PTR2000将数据正确接收, 并通过显示模块用5段数码管将各路数据显示出来。2硬件电路设计图1无线温度采集系统原理框图无线温度数据采集发送端电路设计方案如图2所示。三路温度传感器分别只需占用单片机的一根I/O 线便可以和单片机实现正常的数据通信, 把采集到的温收稿日期:200421025作者简介:杨占军(1979- , 男, 东北电力学院信息工程系在读硕士研究生.第1期杨占军等:基于无线传输技术的多路温度数据

4、采集系统设计73度数据传输给单片机, 连接非常方便。本电路图中没有画出晶振和芯片的正负电源电路部分, 其中晶振为12MHz , 电容为20或30p F 。数据的发送是通过单片机的串口进行的, 将单片机的TXD 端连接到PTR2000的输入端DI , 便可将单片机串口送来的的数据发送出去。在PTR2000的电路连接中, 将TXEN 端一直置于高电平, 使其处于发送状态。PWR =1, 故其处于正常工作状态2, 当然根据需要, 也可通过外部控图2制使其处于节能状态等。在图中有一个发光二极管和单片机的P2. 0相连, , , 所以可以通过它来判断电路的工作状态。无线数据接收端电路设计如图3所示, 只

5、是将数据输出端DO 直接接到了单片机的串口接收端RXD P2. 5和P2. 6用来模拟串口码管显示电路相连(DISP1、 收端与P2. 0接收端收到数据后, 便送到L ED 显示电路显示温度值。L ED 显示电路如图4所示, 其中第一个数码管显示路数, 其小数点总是点亮, 作为路数和温度数据的分界点(本图3无线数据接收端电路电路共3路 , 后面4个数码管显示温度值, 最后一位用来显示小数部分, 中间三个数码管用来显示温度的整数部分, 如果是负数时, 则最高位显示为 “”, 这样就可以将整个测量范围内的温度值准确地显示出来。图4数码管显示电路3数字温度传感器DS18B20DS18B20是DALL

6、AS 公司生产的一线式数字温度传感器, 具有转换速度快, 转换精度高, 与微处理器的接口简单的特点。它将地址线、数据线和控制线合为一根双向串行传输的信号线, 可以单独控制,74东北电力学院学报第25卷也可以将多个DS18B20信号线并联接到一起, 单片机只需一根I/O 线便可以根据各个器件自身独有的ID 序列号3实现与各个DS18B20通表1温度值与DS18B20输出的二进制值的对照表数据输出信。数字式的温度传感器DS18B20测量出来的温度值是数温度数据输出(二进制字信号, 这样与计算机的接口电路变得非常简单。DS18B20+125000001111101000007D0h的测温范围为-55

7、+125, 转换精度可达到12位二进000000000000000000000h-25. 06251110111001101111FF6Eh 制数, 其精度为0. 0625, 转换时间约750ms 。-551111110010010000FC90hDS18B20用12位精度测出的温度值是用16位二进制补码形式(图5 表示。MS Byte 和L S Byte 分别为高、低字节部分。S 为符号位,S 为1时温度为负值,bit0为最低位, 其温度值为0. 0625。2°相当于1。DS18B20用12位精度测出的数据如表1所示。LS Byle(十六进制bit723bit15Sbit622bi

8、t14Sbit521bit13Sbit420bit12Sbit32-1bit11Sbit22-2bit1026bit12-3bit9bit02424LS Byte图54、超低功耗、高速率19. 2K 无线收发数传MODEM 模块, 采用了最新应用的“, 由单IC 组合而成, 无需复杂的曼彻斯特编码, 即可实现点对点无线测量, 也可通过无线联网形成点对多点温度测量。具有多频点、多测点、体积小、应用灵活等特点, 非常适合嵌入式应用和手持式终端的应用4。由于它采用了国际通用的数传频段, 具有两个频道, 能够满足需要多通道工作的场合, 并且它把发送和接收集成到了一个芯片上, 可直接使用CPU 串口,

9、如8031, 也可以接计算机的RS232接口, 软件编程非常方便。在用软件对PTR2000的控制过程中, 对PTR2000的工作模式和工作频道的选择十分重要, 表2给出了工作模式控制及工作频道的选择方式。由于该器件采用抗干扰能力较强的FSK 调制/解调方式, 其工作频率稳定可靠、外围元件少、功耗极低且便于设计生产。另外, 由于它采用了低发射功率高灵敏度设计, 这些优异特性使得PTR2000非常适合于便携及手持产品的设计, 非常适合于低功率的无线数据数传。表2工作模式控制及工作频道选择表模块接脚输入电平TXEN 0011XCS 0101XPWR 11110模块状态工作频道号#芯片状态1接收2接收

10、1发射2发射待机5软件编程本系统软件编程采用MCS 251系列单片机汇编语言, 其中将温度传感器的控制程序、数据处理程序、串口发送程序、L ED 显示程序和发光二极管闪烁程序均作为子程序, 以方便系统调用, 可移植性强。其中, 主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:初始化、ROM 操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换, 然后再读出温度转换值。有关工作时序及采集温度数据的精度选择等请参考DS18B20相关文献5。本系统的发送端程序、接收端程序及串口中断接收端的软件流程图如图6图8所示。考虑到无线数据传输中会有很多干扰, 采取了一些抗干扰措施, 即通过通信协议来

11、保证传输信息的正确性。本程序中在发送数据时多发送了两个数据0FFH 和0FH , 之后发送的才是真正的有用数据; 在接收端接收数 第1期杨占军等:基于无线传输技术的多路温度数据采集系统设计75据时, 要先判断收到的数据是否是0FFH 和0FH , 只有收到了这两个数据后才将后来的数据接收进来,这样就能够识别有用数据, 同时也保证了数据的正确性, 之后将接收到的数据进行存储和显示 。6结束语, 发送端每秒钟发送一次数据, 采用三路温度数据循环发送的方式, 接收端也能够正确地接收到数据并通过数码管显示出来, 显示的温度值非常准确, 由于显示部分只有一位小数, 程序在处理数据时将温度精度保留为0.

12、1。当然可根据需要增加L ED 的数目以提高其显示精度, 并将其功能进一步完善。总之, 该设计提供了一种行之有效的多路无线温度采集的方法, 经过多次使用发现其可移植性好, 实用性强。参考文献1李业德, 唐诗. 单片机和DS18B20组成的多点温度测控系统J.山东工程学院学报,2001, (4 :15-18. 2宋华, 王以伦, 赵庆亮. PTR2000及其在机器人遥操作系统中的应用J.应用科技,2003, (6 :3-5.3甘勇, 宋春来, 宋寅卯. 数字温度传感器DS18B20在多点测温系统中的应用J.河南农业大学学报,2001, (4 :391-393. 4武兴建, 吴金宏. 无线收发数传

13、MODEM 模块PTR2000的原理及应用J.国外电子元器件,2001, (12 :4-5. 5陈跃东. DS18B20集成温度传感器原理及其应用J.安徽机电学院学报,2002, (4 :34-38.A Multi 2T emperature Detecting System DesignB ased on Wireless T ransmissionYANG Zhan 2jun ,YANG Ying 2jie(Department of Information Engineering , Northeast China Institute o Power Engineering , Jilin 132012Abstract :Aim at remote transmission error problems for wide range temperature detection , a design for a multi 2temperature data collection is presented based on wireless tra