无线温度测量系统设计

本科毕业论文（设计）题目无线温度测量系统设计

专业通信工程

作者姓名程丰收

学号2011201827

单位理工学院

指导教师黄慧

2015 年 6 月

教务处编

原创性声明

本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名：日期：

指导教师签名:日期：

１绪论.................................. 错误！未定义书签。

1.1 摘要 ................................................. ２

1.2 选题依据和意义 (3)

1.3 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4)

1.4 无线传感器网络技术简介 (5)

1.5 未来前景展望 (6)

2 ZigBee协议简介 (7)

2.1 ZigBee的概述 (8)

2.2 ZigBee的网络基础 (9)

2.2.1 网络节点类型 (10)

2.2.2 网络拓扑形式 (11)

2.3 ZigBee的工作模式 (12)

3 核心板介绍 (13)

3.1 CC2530核心板 (14)

3.2 CC2530引脚描述 (11)

3.3 温度传感器介绍 (16)

3.3.1 DS18B20温度传感器特性 (12)

3.3.2 DS18B20管脚介绍 (18)

4 系统总体设计 (19)

4.1 温度采集模块 (20)

4.2 微控制模块............................. 错误！未定义书签。

4.3 无线通信模块 ........................... 错误！未定义书签。

5 系统软件设计 (16)

总结.................................... 错误！未定义书签。

参考文献 (18)

致谢

无线测温系统设计

1.1摘要

无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络

本设计为了满足对环境温度的检测，进而设计了一种基于ＺｉｇＢｅｅ技术的无线自组网络。本设计采用这种方式是因为操作简单方便，兼容性比较强等优点，能够满足我们对于环境温度测量的需求。本系统的核心芯片为ｃｃ２５３０，温度传感器采用的是ＤＳ１８Ｂ２０，本设计是无线温度测量采用无线组网。实验中表明，在温度测量过程中，本系统具有灵活组网，测量精确稳定等优点。

关键词： CC2530无线射频芯片；温度监测；ZigBee技术；DS18B20温度传感器Wireless Temperature Measurement System Design

ABSTRACT

Wireless sensor network (WSN) is a kind of distributed sensor network, its ending is can sense and check the sensor of the outside world. Sensor way through wireless communication of the WSN, the flexible network Settings, equipment location can change at any time, can also with the Internet connection cable or wireless way. Through wireless communication mode to form a multiple hops

self-organizing network

This design in order to meet the environmental temperature detection, and designed a kind of wireless AD hoc network based on ZigBee technology. This design USES this approach because, simple and convenient operation, compatibility is stronger, able to meet our demand for temperature measurement. The core chip of this system for cc2530, temperature sensor USES DS18B20, this design is wireless temperature measurement using wireless network. Experiments show that in the process of temperature measurement, this system with flexible networking, stable measurement precision, etc.process,the system can flexible network．

Key words:CC2530；temperature monitoring；ZigBee；DS18B20

1.2 选题依据和意义

根据现在当前通信领域的发展趋势看无线将会逐步取代有线，使用简单快捷的方式传递讯息是通信工程的一个重要的发展目标。基于这种发展背景，无线传感器网络不断的丰富了我们的生活。无线网络协议呈现多元化的是伴随着无线网络传感技术的发展，无线局域网、蓝牙技术、无线保真、超宽带以及Zigbee技术等热点技术继出现，都有着各自的技术特点和应用市场。而ZigBee技术有很多优点比如近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率等，在自动控制和远程控制领域有很好的应用，和许多设备的兼容性也很好。简而言之，ZigBee 就是一种非常低廉的，功耗非常小的的近距离无线组网通讯技术。随着现代工业自动化技术的不断进步，ZigBee 无线通信技术的发展也日趋成熟，它被广泛应用在无线传感器网络测量、工农、交通、家居等越来越广泛的领域。ZigBee 无线通信技术的功耗小、距离近、成本低、布网简易等特点十分适合于要求自动不间断采集数据、局域分布测量、联网数据处理等测量场合。在日益追求讯息通信和交换的实时，简单，耗能低，传输可靠的信息技术发展方向上，研究Zigbee 技术在无线传感器网络上的应用十分有必要。另外，我们大学生在校园中更多的是学习理论知识，参加应用实践的的机会比较少，选择ZigBee这种无线组网方式为研究对象是很合理的选择。一方面是这种技术的实用性比较强，会得到很好的锻炼，另一方面也不会流于表面。

1.3无线传感器网络技术研究背景及意义

21世纪以来，全球各种技术的发展呈现了一种井喷模式，各种技术的发展正在改变着我们的生活以及理解世界的方式，网络技术成为了各种发明和各种服务的源泉，而且更多的改变正在蓄势待发，就像望远镜让我们能够感受宇宙，显微镜能够让我们观测微生物一样。引导人们生活、工作和思维大变革的网络多是采用有线进行的，各种总线技术，局域网技术等有线网络传输质量可以得到很好的保障，随着网络技术的发展以及越来越多的应用在日常生活和经济生活中，网络的安全性也日益得到人们的关注。有线传输是在网线之间发生的，这样就决定其安全性能是相对高很多的，监听难度增加了许多。但无线数据传输有很多方面是有线不能比的，那就是无线有很高的移动性和灵活性。

在移动性方面有线通信显然落在了下风，例如布线繁琐、线路故障难以判定、设备更改布局就要更改布线等这些有线网络先天带有的缺点却愈发地明显，有线

通信在这些方面不如无线通信优势明显。这也是有线通信无论如何也比不上的优势，那就是无线通信具有极高的移动性和灵活性。同时，随着近年来集成电路技术、射频技术的发展，无线通信功能的实现变得越来越简单可行，数据传输效率和可靠性都有了很大的提高，体现出了巨大的发展市场。在人们追求更高生活质量的今天，人们把目光转向了无线通信上面，一些典型的无线应用产品顺势而生，如：无线智能家电，无线查表，无线点餐，无线数据采集归类，无线设备监控，汽车仪表数据的无线读取等。人们享受无线信息传输系统带来的便利的同时，又同时针对发展的新的需求而不断探索。

1.4 无线传感器网络技术简介

传感器网络系统一般包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量节点都是随机部署在监测区域的，有的是监测区域的内部，有的则是分布在监测区域的附近，网络的形成采用自组织的形式是比较常见的。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据有被多个节点处理的可能性，在经过多跳之后路由到汇聚节点，最终通过因特网或者卫星能够到达管理节点。

传感器节点可以分为四个部分：传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块，负责监测区域内信息的采集和数据转换是在传感器模块；负责控制整个传感器节点的操作是在处理器模块，处理器模块的主要功能是存储和处理数据，有些数据是别的节点发过来的；无线通信模块的功能是与其它节点进行无线通信的，还有交换控制信息和收发采集数据等；能量供应模块提的功能是为传感器节点供所需运用到能量。

协议栈还包括三个平台：能量管理、移动管理和任务管理。这些管理平台可以让传感器节点效的方式协同工作，节省能源。转发数据是在节点移动的传感器网络中进行的，另外还提供多任务和资源共享的作用。

无线自组网中的节点上是有很多的，有时几十个的，有的时候根据需要也可以达到上百的。无线自组网顾名思义肯定采用的是无线通信方式，还采用动态组网的多跳的移动性对等网络。这样可以满足具有服务质量要求的多媒体信息流通过动态路由和移动管理技术传输。一般情况下是不需要考虑能量问题的，因为节点是可以提供能量的。

传感器网络和无线自组网有很多相似的地方，但两者之间的差别也是巨大的。传感器网络节点数目相对无线自组网来说是更为庞大的，是监测、控制以及无线通信为一体的网络系统；节点容易受到环境的影响，能量耗尽也会对它照成影响环，更容易出现故障；网络拓扑结构会有发生变化的可能，大多数是因为环境干扰和节点故障；大多数情况下，传感器节点本应是固定不动的。另外，传感器节点在能量、处理能力、存储能力和通信能力等很多方面都有着局限性。传统无线

网络是以提高服务质量和节省带宽为前提的，其次才考虑能源节约的问题；而传感器网络的首要目标是能源的有效利用，这也是两者最重要的区别之一。

1.5未来前景展望

当前形势下，越来越多的机构和公司在ZigBee技术的研究上面投入了很多的精力，毫无疑问这也将加快无线传感器网络技术的发展、更新和研发。人们对于这种新兴的近距离、低功耗、低传输率的技术抱有很大兴趣的同时，人们把更多的目光投向了无线组网技术方面，为下一步无线网络化智能化做准备。

另外，ZigBee规范和其应用还需要专业人员的努力，越来越多的工厂、高等院校和研究机构都对ZigBee技术展现了极大的研究兴趣，研究工作也在有条不紊的进行着。我们未来研究的重点将主要在以下几个方面：

（1）Zigbee芯片和产品的设计：不少厂商推出了Zigbee的产品和全套解决方案。

（2）Zigbee技术的具体应用研究：目前，不管国内国外，已有大量的研究者和厂商提出了Zigbee可能的应用。

（3）和别的技术共存研究：对Zigbee网络与其它无线网络共存的问题也有大量的研究。

（4）网络性能评估：对Zigbee网络性能的研究也是一大热点，如研究Zigbee 底层的802.15.4标准在竞争时期(CAP)的网络吞吐量和能量消耗、Zigbee网络在不同的通信参数下，网络的通信量及稳定性、在Zigbee网络的低负载的情况下，调整其活动时期节点的能量消耗，使得网络的生命延长等。

（5）路由算法：Zigbee的路由是基于Ad Hoe按需距离矢量(AODV算法)路由算法，这样ZigBee的网状网络建立与数据传播方式和Ad Hoe网络很类似。提高路由算法的高效性和可扩展性看来是很有必要的。

2 ZigBee协议简介

2.1 ZigBee的概述

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4

标准的规定。

IEEE 802.15.4工作组制定ZigBee协议的物理层（PHY）和媒体访问控制层（ MAC层）协议。[4]ZigBee联盟成立用于2002年，定义了ZigBee协议的网络层（NWK）、应用层（APL）和安全服务规范。协议栈结构如图 [7]

用户

ZigBee联盟

协议栈结构

2.2 ZigBee的网络基础

ZigBee网络基础是包括设备类型，路由方式还有路由方式拓扑结构三方面的内容，ZigBee标准规定的网络节点分为协调器、路由器和终端节点。节点类型是网络层面上提出来的，它所反映的是网络的拓扑形式。ZigBee网络可分为三种拓扑形式：星型拓扑、树型拓扑和网状拓扑。

2.2.1 网络节点类型

网络节点是由协调器，路由器和终端节点组成的。

（1）协调器

所有的拓扑形式的ZigBee的网络中，仅有一个协调器节点，负责网络所使用的频率通道、建立起网络另外在别的节点加入网络、提供信息路由、管理和其它服务等。

（2）路由器

在采用树型和网状拓扑结构的时候，是要用到路由器节点的，它可以加入到协议中。它负责发送和接受节点的信息，节点自身会转发信息，允许子节点通过它加入网络。

（3）终端节点

终端节点发送和接受讯息是主要任务。

2.2.2 网络拓扑形式

Zigbee协议标准中定义了三种形式的网络拓扑，分别为星形、树形和网状，如图

图1 ZigBee 网络拓扑结构

2.3 ZigBee的工作模式

ZigBee网络的有两种工作模式：一是非信标模式，二是信标两种模式。非信标模式只允许ZE进行周期性休眠，协调器和所有路由器设备长期处于工作状态。信标模式可以实现网络中所有设备的同步，以达到最大限度地节能，在信标模

式下，协调器负责以一定的间隔时间向网络广播信标帧，两个信标帧发送间隔之间是有相同的16个时槽的，这些时槽又可以分为网络休眠区和网络活动区两个部分，消息只能在网络活动区的各个时槽内发送。非信标模式下，ZigBee标准采用父节点为子节点缓存数据，终端节点主动向其父节点提取数据的机制，实现终端节点的周期性(周期可设置)休眠。周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中，并向父节点提取数据，其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要15ms。

3 核心板介绍

3.1 CC2530核心板

功能特点：

①功能良好、功耗很小的8051内核；

②频段是开放的，工作频段大约为2.4GHz；

③适应2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器；

④具有8路输入 8至14位ADC；

⑤无线传输速率能够达到250kbps的；

⑥16个传输信道，根据环境可以切换最有效的信道；

⑦使用2.4G全向天线，可靠传输距离达250m。

3.2 CC2530引脚描述

CC2530采用40脚QFN封装，其引脚图如图3-1所示：

CC2530引脚描述

3.3 温度传感器介绍

DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。

3.3.1 DS18B20温度传感器特性

1: 技术性能描述

①单线接口方式独特，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可

实现双向通讯。

②测温范围:－55℃至+125℃，误差温度只有1℃。

③支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能

并联8个。但是如果连接的太多会造成信号不稳定的现象。

④工作电源: 3.0至5.5V/DC （可以数据线寄生电源）

⑤在使用中不需要别的外围元件

⑥测量结果以9至12位数字量方式串行传送

⑦标准安装螺纹M10X1, M12X1.5, G1/2”任选

⑧PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。

3.3.2 DS18B20管脚介绍

DS18B20有两种封装形式：三脚TO-92 直插式和八脚SOIC 贴片式，封装引脚见图3-2所示。

4、系统总体设计

由于zigbee 网络拓扑结构有星形，树形，网状3 种模式，按照网络节点功能划分可分为终端节点、路由器节点和协调器节点 3 种。其中，协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络；路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发；终端节点是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作。这就要求ZigBee网络节点需扮演终端感知者、网络支持者、网络协调者3种角色。在本设计中，考虑到各种局限，采用星型结构，整个系统有若干个终端节点，一个协调器节点，没有路由节点。系统的总体结构框图如图

图2 多点无线温度测量系统框图

终端节点设计

终端节点是利用数字温度传感器DS18B20来采集温度信息，CC2530对温度信息进行初步处理， CC2530 芯片中集成的RF 射频天线将初步处理的温度信息以及发送端的信息传输到协调器节点。功能上具有有3 个模块：温度采集模块，微控制模块，无线通信模块。其对应的硬件模块如图3 所示。

4.1温度采集模块

温度采集模块需要从外界环境中采集温度信息，本设计采用数字温度传感器DS18B20 与CC2530 实现温度传感应用。DS18B20 是美国Dallas 半导体公司推出的一种智能数字温度传感器。它能够直接读出被测温度，并可根据实际要求通过编程实现9到12 位的数字值读数方式，可以测量- 55℃至+125℃的温度范围，在- 10℃~至85℃温度范围内误差不会超过0.5℃。从DS18B20读出信息或是写入DS18B20 信息只要通过单总线接口即可。温度变换、读取等所需的能量由总线提供，无需外接电源。DS18B20 可以节省系统资源、使系统结构更加简易，可靠性更高，更适用于温度慢变场所的长时间温度测量。

4.2 微控制模块

微控制模块有两个功能:一是实现对温度信息的预处理，二是将温度信息发送给协调器节点。微处理器是基于TI 公司生产的CC2480 芯片。该CC2480 芯片是TI 公司在2008 年4 月30 日推出的首款经ZigBee 认证的新Z- Accel 系列网络处理器，是基于IEEE 802.15.4/ZigBee 无线通信协议的无线传感器网络的集成芯片。CC2480 芯片内嵌入高性能和低功耗的8051 微控制器核，集成了符合IEEE802.15.4/Zig-Bee 标准的2.4GHz 频段的RF 无线电收发模块。

协调器节点设计

协调器节点主要功能：接收来自发送端的温度数据信息和发送端的节点信息，并对信息进行处理，接收端将处理好的信息传送给上位机进行显示。功能上主要有：无线通信模块，微处理模块，串口通信模块。对应的硬件图如图

4.3无线通信模块

CC2530 无线模块主要由电源、复位电路、串口连接电路和无线收发电路组成。TTL电平与PC机的RS232 电平并不是兼容的，故在发送数据时，RS232 串口数据经过MAX232 将电平转换为TTL电平，再通过CC2530无线发送。接收数据则是发送数据的逆过程，CC2530 先接收到数据信号，然后经MAX232 将TTL 电平转换为RS232 的标准电平，再通过RS232 向上位机输入数据。

5系统软件设计

程序设计主要包括几个方面：各个节点中的功能模块驱动程序设计，系统组网程序设计，协调器节点与上位机通信程序设计。在整个系统中，每个节点都是用了ZigBee协议，在ZigBee 协议中，厂商已经提供众多函数：包括新建网络，设备加入和离开网络，发送网络信标帧，寻找父节点和子节点，发送和接收数据包等。

温度传感器程序

void Ds18b20Write(uchar infor)

{

uint i;

Ds18b20OutputInitial();

for(i=0;i<8;i++)

{

if((infor & 0x01))

{

Ds18b20Data = 0;//数据线拉低

Ds18b20Delay(6);//延时6us

Ds18b20Data = 1;//数据线拉高

Ds18b20Delay(50);//延时50us

}

else

{

Ds18b20Data = 0; //数据线拉低

Ds18b20Delay(50); //延时50us

Ds18b20Data = 1; //数据线拉高

Ds18b20Delay(6); //延时6us

}

infor >>= 1;

}

}

从DS18B20 中读取一个字节：

uchar Ds18b20Read(void)//读取温度数据

{

uchar Value = 0x00;

uint i;

Ds18b20OutputInitial();//设置与DS18B20相连接的I/O管脚为输出Ds18b20Data = 1;

Ds18b20Delay(10);//延时10us

for(i=0;i<8;i++)

{

Value >>= 1;

Ds18b20OutputInitial();//设置与DS18B20相连的I/O管脚为输出

Ds18b20Data = 0; //数据线拉低

Ds18b20Delay(3);延时3us

Ds18b20Data = 1;//数据线拉高

Ds18b20Delay(3);//延时3us

Ds18b20InputInitial();//设置与DS18B20相连的I/O管脚为输入

if(Ds18b20Data == 1) Value |= 0x80;

Ds18b20Delay(15);//延时15us

}

return Value;

}

温度读取函数：

void Temp_test(void) //温度读取函数

{

uchar V1,V2;

test1=Ds18b20Initial();

Ds18b20Write(0xcc);

Ds18b20Write(0x44);

test2=Ds18b20Initial();

Ds18b20Write(0xcc);

Ds18b20Write(0xbe);

V1 = Ds18b20Read();

V2 = Ds18b20Read();

temp = ((V1 >> 4)+((V2 & 0x07)*16)); //合并温度值

总结

基于CC2530 芯片的无线温度测量系统，采用ZigBee协议栈，做到了真正意义上的无线组网，所有的传感器都处在一个无线网络中。由于ZigBee 协议的低功耗，可靠性高，扩充性良好等特点，本设计还可以改成温度测量控制系统。如果将传感器换成其他类型的传感器，如湿度传感器、烟火传感器，气体传感器，红外传感器组成无线传感器网络，本设计还可以用在智能家居，现代农业，现代工业等诸多方面。如果在本系统上加上控制模块，本设计就可用在现代农业，现代工业等领域的智能控制系统中。

参考文献

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[2] 周武斌.Zigbee无线组网技术的研究[D]. 长沙：中南大学.2009.

[3] CC2530:A True System－on －Chip solution for 2．4GHZ IEEE 802．15．4 ／ ZigBee

[4] 李新.基于CC2530的网络节点设计[M].PLC&FA.2011,3:98～99.

[5] 章伟聪,俞新武,李忠成.基于CC2530及ZigBee协议栈设计无线网络传感

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[7] 董建怀.基于CC2530的电流及温度监测系统的设计与实现[J].厦门理工

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[8]Texas InstrumentCC2530-Software Examples [M]．Dallas: Texas

Instrument Corporation, 2009.

[9] 李志方，钟洪声.IEEE 802.15.4 的CC2530无线数据收发设计[J].单片

机与嵌入系统应用，2011，7

[10] 瞿雷，刘盛德，胡咸斌，等.ZigBee 技术及应用[M].北京：北京航空航

天大学出版社，2007

致谢

感谢我的导师黄慧老师，她一丝不苟、严谨细致的作风是我学习、生活、工作的榜样；她的谆谆教导和不拘一格的思路给了我许多的启迪。

感谢我的室友们，我们来自五湖四海，是缘分让我们相聚在这陌生的城市，经过四年的时间我们建立了兄弟般的感情，这份感情我相信我们终生也不会忘却。以后虽然不会像现在这样天天见面，但我们不会忘记彼此，我们会为彼此默默祝福。面临毕业，心中自然有很多的不舍，由衷的希望每个兄弟在以后的岁月里多假珍重。

感谢我的爸妈，是你们含辛茹苦的将我养育成人，你们的恩情无以为报，以后的时间里我会努力奋斗，不辜负二老的良苦用心，你们健康快乐是我最大的心愿。

在论文即将完成之际，我的心情始终无法平静，从开始选题到论文顺利完成，我得到了多少同学、朋友、导师的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。

变电站无线温度监测系统设计与实现

第３１卷第２期２　０　１　 ３年２月水　电　能　源　科　学 Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３１Ｎｏ．１３ Ｆｅｂ．２　０　１　 ３文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０２－０２０７－ ０５变电站无线温度监测系统设计与实现 朱　文１， 袁　成２，张　甦２，孟　晓１，胡　炎１，邰能灵１（１．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海２００２４０；２．上海市电力公司超高压输变电公司，上海２０００６３ ）摘要：为实现对变电站设备关键部位的温度全天候实时自动采集和告警，采用无线通信技术，设计了一套变电站无线温度监测系统。数据采集模块利用基于ＺｉｇＢｅｅ无线通信协议和Ｍｏｄｂｕｓ总线通信协议的通信网络将传感器采集到的数据传入工控机中，数据存储与告警模块负责对不同类型的数据分析归类并对其进行合理的建模，数据应用模块通过客户端将温度与告警信息展示。该系统已在变电站现场成功运行，验证了系统设计的合理有效性。 关键词：变电站；温度监测系统；无线通信；数据建模；ＺｉｇＢｅｅ协议；温度告警中图分类号： 文献标志码：Ａ 收稿日期：２０１２－０７－０９，修回日期：２０１２－０７－ ３１作者简介：朱文（１９８８－），男，硕士研究生，研究方向为电力系统保护与控制，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｗｅｎ１２３＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：邰能灵（１９７２－），男，教授、博导，研究方向为电力系统继电保护及智能电网输配电技术，Ｅ－ｍａｉｌ：ｕｌｔａｉ＠ｓｊ ｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 为保证电力系统的安全稳定运行， 降低由于设备温度过高造成的生产和经营损失，对变电站关键和易于发热的设备温度进行实时监测十分必 要。传统方法有远红外测温法［ １］、温蜡片法［２］ 等，其中远红外测温法效果最好，但成本高，需人工进行检测，而温蜡片法测温也需人工定期巡视蜡片的颜色以判断温度，这两种方法显然无法满足自动测温的需求。近年来，随着微机技术和网络技术的发展，变电站温度监测技术也在不断发展，但大多着力于某一模块的改进，缺乏对其系统性和后 续扩展性等考虑［ ３，４ ］。鉴此，本文设计了一种新型的自动化程度高、全天候实时监测、扩展性强的无线测温系统，可实现对变电站关键设备的温度进行全自动、 全天候实时监测，并在异常时发出告警。!　系统框架 构建了一个包含数据采集 、传输、存储和处理的温度告警系统，并充分考虑了各模块的扩展性，便于系统后续功能的增加和改进。综合运用多种先进技术手段，包括ＺｉｇＢｅｅ无线通信技术、Ｍｏｄｂｕｓ总线通信技术、内存库技术、Ｗｅｂ技术等，构建了变电站无线温度监测系统，见图１。 "　数据采集模块 该模块是温度监测系统的基础，系统正常运行依赖于数据采集模块所采集的数据。因此，数 图１　系统框架图 Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｓｙ ｓｔｅｍ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ据采集模块选用合适温度传感器及合理设计测温点和数据传输方式等，以保证数据采集的实时性、可靠性及扩展性。 "$!　温度传感器 温度传感器的性能直接决定了系统的测量精度、可靠性和稳定性。本系统（图２）采用的无线温度传感器是由数字式温度传感器、控制电路、无线通信接口和高性能电池组成，温度测量范围－５０．０～１ ２５．０℃，测量精度０．５℃，分辨率０．００７　 ８℃，满足变电站温度测量的精度与范围的要求。同时，其使用年限超过８年，具备电量告警功能，当电池电压过低时告警，提示及时更换电池。 图２　温度传感器系统原理图 Ｆｉｇ．２　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｓｙ ｓｔｅｍ

无线测温系统硬件

无线测温系统硬件 需求规格说明书 1 引言 1.1 项目背景 电力设备无线测温在线监测系统主要包括开关柜内母排接头测温、站内输电线路和电缆接头测温，将监测点的接头温度实时上报到变电站后台或远程主站系统进行显示、存储和越上下限预报警处理。当现场的接头接头温度越限和温升过快时，系统会立即主动上报紧急告警信息到站内后台或远程主站系统，由软件系统给出报警并同步向相关责任人发送短信，通知运行值班人员处理。 1.2 文档约定 文档编写风格一致，文档交流采用规范管理，有重要提示或需要特别注意的地方要用红色字体标注以方便阅读，起到提示的作用，所有涉及到开发进行中的变更必须通过文件正式通知，并由开发人员评估变更的可行性，项目需求分析结束后及表示项目设计开始，后续将产生费用，将履行合同和相关协议文档的签署，所签署的文档双方同时保留。 第2 页 2. 综合描述 2.1 主要功能 传感器端主要功能罗列： 1、实时采集变电站内各点的温度值； 2、温度值监测准确，不应有误报或拒报数据的现象；

3、采集的数据通过无线（433MHz 无线模块）发送给接收器端； 4、传感器端采取高能锂电池供电，运行稳定可靠； 5、每个传感器具有唯一的ID号，相互间不会产生干扰，不受高压电磁场干扰，可以将数据准确的发送出来； 6、体积小，重量轻，安装方便，外壳是耐高温缘缘材料，并由绝缘材料密封；（按我公司提供的现有壳体来做） 7、具有软件看门狗技术，不死机，； 8、采用了优化的微功耗工作模式，可以确保设备工作3年以上； 9、无线数据传输200米以上（视距） 接收器端主要功能罗列： 1、RS485数据传输接口，提供面向连接的服务，用于传输接收器 端的数据到PC，同时接收PC 发来的数据进行处理和转发；（附带RS485转433MHZ微波信号、RJ45接口、GPRS信号接口转换器） 2、大液晶显示器，面板上有翻屏按钮和设置按钮，可翻屏查看各 测点温度及电流值以及人工设置485地址等； 3、通过433MHz 无线模块与传感器端设备进行通信，构成星型网络，单个网络容量240 个传感器设备； 4、两路继电器输出，每路提供常开/常闭输出，即可远程控制，也可设置两路超限报警控制两路继电器输出，用于外接报警器或其它设备； 5、一路运行指示灯设备正常工作时周期性闪烁； 6、一路数据收发指示灯，当有数据收发时闪烁； 7、两路继电器状态指示灯，指示继电器当前的状态； 8、设备地址可以远程及本地设置； 9、蜂鸣器报警 10、220V电源供电，带12V电源输出接口 第3 页 3. 接收器外部接口需求 3.1 用户界面

无线无源温度检测原理(借鉴实操)

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

基于单片机的多功能温度检测系统的设计翻译

基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89S52 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线,看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软

一种新型多点测温系统的设计

一种新型多点测温系统的设计 一种新型多点测温系统的设计 1温度传感器DS18B20介绍 DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。 DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。 2系统硬件结构 系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集温度采集部分采用8051单片机作为中

基于单片机的无线温度计设计报告

五邑大学信息工程学院 课程设计报告 课程名称：无线温度检测器 专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计时间：2016年10月 评定成绩：

无线温度监测器 一、设计任务与要求 1.实时获取被测对象温度，温度测量范围：－10℃～+45℃；测量精度：±0.1℃。 2.无线传输实时获取的温度值，传输距离≥10m。 3.实时显示接收到的温度值。 4.基于单片机实现。 二、课题分析与方案选择 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。无线系统具有不借助外部网络、不受布线限制的优点。本次课程设计把这两部分结合起来，用无线数据传输技术来实现温度传感器的温度数据采集。 方案一：传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法的缺点是硬件电路相对复杂，需要比 较多的外部硬件支持。 方案二：采用DS18B20作为温度监测元件，并且基于STC89C52单片机设计温度测量及报警电路。 本次设计采用方案二，采用无线收发模块NRF24L01来实现无线传输功能，温度测量范围-55℃～+125℃，使用LCD液晶显示，并且能设置温度报警上下限。 三、单元电路分析与设计 1.原理分析 单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点，晶振采用12MHz。复位电路采用上电加按钮复位。 晶振电路复位电路 显示电路：显示电路采用LCD1602，滑动电阻R6用来调节背光亮度。

显示电路 报警电路 当单片机通电后，进入温度报警上下限调节，此时显示软件设置的温度报警上线，按s2对报警温度进行加一，按s3对报警温度进行减一。当实际温度超过所设温度上下限时，单片机P3.0口会输出高电平，红色led灯会亮起。 温度传感器： DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司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。DS18B20 的性能特点如下： 1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 2、多个DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能 3、无须外部器件； 4、可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ； 5、零待机功耗； 6、温度以９或１２位数字； 7、用户可定义报警设置； 8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20采用寄生电源供电方式，此时DS18B20 的1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

基于单片机的温度测量系统设计(DOC)

基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范

开关柜无线测温系统

开关柜无线测温系统 一、概述 电力传输系统中，高压开关柜作为其中的核心枢纽部分，起着关键性的作用，如何确保高压开关柜的正常运行是电网里面的一个相当重要课题。 开关柜内部众多的接触点会由于长期的使用导致高温氧化腐蚀、螺栓松动等原因造成接触电阻的增加，从而引起设备的过热、更甚至出现严重事故，因此实行设备运行的温度在线监测是很有必要的。 二、YC无线测温系统描述 YC无线测温系统专门设计用于高压设备的温度在线检测，采用高性价比的无线传输方式。YC系列的开关柜无线测温装置采用无线电传输温度信号，传感器安装在高压设备的最容易产生高温造成事故的螺栓接触点上，并且与接收装置之间无电气连接。在保证开关柜的原运行环境下，提供一种实时、高效、安全可靠的温度在线检测方法。

特征： ★ 采用超外差射频无线技术，工作在315MHz频段；ZigBee模式，工作在915MHz频段★ 直接序列扩频(DSSS)，抗干扰能力更强 ★ 温度传感器一体化结构 ★ 自动传感器识别、无连线、安装简便 ★ 高达65535个无线传感器编址 ★ 极低的传感器耗电，电池寿命：>5年 ★具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。

三、采用上位计算机实现集中温度监测 YC-12无线式温度监测仪，具有一个的RS-485接口，在无中继器的情况下，高达128个监测仪可组成一个测量网络，由上位计算机在线监测个仪器测量的温度。如图： 四、无线温度传感器在室外母线及开关柜测温中的应用

无线温度传感器设计用于室外母线接头和开关接点的温度监测，可用于以下设备的温度测量： ★ 高压开关柜动静触头 ★ 高压电缆接头 ★ 箱式变电站 ★ 高压母线接头 如图：

毕业论文——基于NRF24L01无线温度测量系统的设计与实现

毕业设计（论文） 基于NRF24L01无线温度测量系统的设计 与实现 教学系：信息工程系 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二零一二年六月

附件1 毕业设计(论文)任务书

附件2 毕业设计(论文)开题报告

注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成； 2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字； 3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标

目录 摘要 (1) ABSTRAC (2) 1 绪论 (3) 1.1 研究背景 (3) 1.2 课题的国内外研究状况 (3) 1.3 本课题的研究内容 (4) 2系统方案分析与选择论证 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.1.1 系统设计要求 (5) 2.1.2 主控芯片方案 (5) 2.1.3 无线通信模块方案 (5) 2.1.4 温度传感方案 (5) 2.1.5 显示模块方案 (6) 2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6) 2.2 系统方案确定 (6) 3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8) 3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8) 3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8) 3.1.2 引脚功能及描述 (8) 3.1.3 工作模式 (9) 3.1.4 工作原理 (9) 3.1.5 配置字 (10) 3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10) 3.2 温度采集端 (11) 3.2.1 采集单元 (11) 3.2.2 控制单元 (15) 3.2.3 显示单元 (19) 3.2.4 传输单元 (19)

基于DS18B20的多点温度测量系统设计

一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于： （1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。

温度检测系统设计报告.(DOC)

计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作

一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干

DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图

4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);

温度检测显示系统设计

毕业设计 设计题目温度监测显示系统设计 系部信息工程系 专业电子信息工程 班级电子0601 学号063001020001 姓名宋天诗 指导老师王珊珊 温度检测显示系统 一、设计要求 1.以传感器，单片机，数码管等元器件，设计一个温度检测系统，并通过显示器件，显示出温度数据。 2.熟练应用protel99，运用protel99设计温度检测显示系统。

3.理解温度检测系统的原理。 二、总体概要设计 本系统是以温度传感器、数码管和单片机为核心元器件建立起来的温度检测显示系统。通过对单片机和传感器的研究，通过A/D转换器的应用，使本系统实现了温度信号到模拟信号再到数字信号的转换。设计中还使用了译码器74LS47、数码管、稳压管等元器件。 温 度 传感器 单片机数码管采集后 的数据 处理后 的数据 检测 温度 图1 系统总体框图 本设计主要包含温度检测和显示电路两个部分。 1.温度检测部分 主要由温度传感器、运算放大器和A/D转换器三部分组成。 温度传感器LM134产生的输入信号由运算放大器ICL7650后，A/D转换器MC14433将运算放大器输出的模拟信号转换成数字信号输入80C51单片机，由于MC14433 的 A/D转换结果是动态分时输出的BCD码，Q0～Q3和DS1～DS4 都不是总线式的。因此，MCS-51 单片机只能通过并行I/O 接口或扩展I/O 接口与其相连。 温度信号检测通道的总增益是由温度传感器、运放和A/D转换器三个环节的增益 做决定。在本设计中，前两个环节的增益是固定的，只用电位器 r W作为整个输入通道的增益环节。这样有利于整个设计的调试。 2.显示电路 本设计采用动态扫描输入法，由单片机8051输出数码管段选信号，经译码器驱动器芯片74LS47驱动后数码管发光显示。 三、各单元模块设计与分析 1．温度传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、 显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 LM134是一种新型的硅集成温度传感器,它不同于一般诸如热敏电阻、温差电偶以及半导体PN结等传统的温度传感器。它是根据下述原理设计而成的,即工作在不同电流密度下的两只相同晶体管,其基、射结的结电压之差△V_(be)与绝对温度T严格成正比。因而该器件的突出优点是在整个工作温区范围内(-55℃～+125℃)输出电流几乎与被测温度成线性关系,这样,就可省去非线性校正网络,使用简便。此外,它还具有下列特点: (1)起始电压低(低于1.5V),而器件耐压较高,因而电源电压适用范围宽(在3～40V之间)。 (2)灵敏度高(1μA/K),输出信号幅度大。一般情况下,不必加中间放大就可直接驱动检测系统,例如双积分型A/D转换器5G14433或ICL7106等。从而消除了中间环节所引入

基于物联网的无线温度监控系统

西安邮电大学 专业课程设计报告书 系部名称：光电子技术系 学生姓名： 专业名称： 班级：光电 实习时间：2013年6月3日至2013年6月14日

基于物联网的无线温度监控系统 【一】项目需求分析 承温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。温度是物联系统中一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着各类物联网的监控日益改善，各类器件的温度控制有了更高的要求，为了满足人们对温度监控与控制，本文设计了物联网家居系统中基于单片机的无线温度监控系统。随着信息科学与微电子技术的发展，温度的监控可以利用现代技术使其实现自动化和智能化。本次设计要求利用单片机及zibbee无线传输模块实现无线温度监测系统，实现温控范围调节及其超温范围报警 【二】实施方案及本人担的工作 1 .系统总体方案描述 系统设计分为2个部分，第一个部分实现温度的检测、显示和发送，第二个部分为数据的接收和显示。第一个设计模块中，利用单片机STC89C52控制温度传感器DS18B20定点检测和处理温度数据，并将当前温度显示在数码管上，接着单片机将采集的温度数据发送给单片机，再通过单片机控制，并将对接收到的温度数据进行一定的转换和处理，然后存放在寄存器中，等待下一步处理，再经过无线发送无线zigbee模块将显示的数据打包发送给第二个模块。第二个设计模块中，同样利用STC89C52单片机作为控制主体，先控制zigbee无线接收模块接收第一个模块发送的数据，然后将接收到数据在上位机上显示，整个过程就是这样。 2. 系统硬件构成 系统硬件方面主要由单片机最小系统，温度传感器DS18B20，4位共阳极数码管，还有zigbee无线收发模块,上位机显示模块组成，目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的温度数据。 3.单片机最小系统设计 单片机最小系统的设计主要有五个部分组成，电源电路，复位电路，晶振电路，串口电路和控制主体的STC89C52单片机。 电源电路由一个六脚的按键开关，一个1K的电阻，一个10uF的极性电容和一个显示电路供电状态的发光二极管组成。开关为了适应各种情况下能够方便供电，开关外接有一个USB接口和一个DC-5V的标准电源接口作为供电设备使用。除此之外还设计了一个外接电源接口。电源电路如图2所示。

无线温度测量系统设计

本科毕业论文（设计）题目无线温度测量系统设计 专业通信工程 作者姓名程丰收 学号2011201827 单位理工学院 指导教师黄慧 2015 年 6 月 教务处编

原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名：日期： 指导教师签名:日期：

１绪论.................................. 错误！未定义书签。 1.1 摘要 ................................................. ２ 1.2 选题依据和意义 (3) 1.3 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4) 1.4 无线传感器网络技术简介 (5) 1.5 未来前景展望 (6) 2 ZigBee协议简介 (7) 2.1 ZigBee的概述 (8) 2.2 ZigBee的网络基础 (9) 2.2.1 网络节点类型 (10) 2.2.2 网络拓扑形式 (11) 2.3 ZigBee的工作模式 (12) 3 核心板介绍 (13) 3.1 CC2530核心板 (14) 3.2 CC2530引脚描述 (11) 3.3 温度传感器介绍 (16) 3.3.1 DS18B20温度传感器特性 (12) 3.3.2 DS18B20管脚介绍 (18) 4 系统总体设计 (19)

一种多点测温系统的设计

一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在- 10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号，存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节，前2 字节为测得的温度信息，第 1 个字节为温度的低8 位，第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中，前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝；第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新；第6、7、8 个字节用于内部计算；第9 个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器，在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器，对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行

数字式温度测量电路的设计

泰山职业技术学院 毕业设计（论文） 题目：数字式温度测量电路设计 系部：汽车电子工程系 专业：应用电子 学号： 学生姓名：赵志广 指导教师：刘勇 职称：指导老师 二OO 年月日

泰山职业技术学院 毕业论文（设计）任务书 课题名称：数字式温度测量电路设计 系部：汽车与电气工程系_________ 专业：应用电子_________________ 姓名：赵志广___________________ 学号：_________________________ 指导教师：刘勇_____________________ 二〇〇年月日

摘要 温度是一种最基本的环境参数，人们生活与环境温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在工业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和控 制具有重要的意义。 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。本次数字式温度测量计的设计共分为五部分，主控制器，LED显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。本论文首先是对其工作原理进行了叙述，然后对其各个电路进行分析与设计，最后完成整 个系统的设计。 【关键词】数字式温度测量电路、单片机、AT89C52、温度传感器、DS18B20 Digital temperature measurement circuit design Author: Directed by: Abstract：The temperature is a basic environmental parameters of people's lives are closely related to the ambient temperature in industrial processes require real-time measurements of temperature, is also inseparable from the temperature measurement in industrial production of temperature measurement and control of importantsignificance. This is a simple and practical design small digital thermometer, the main components of the sensor 18B20 MCU AT89S52 is, four digital cathode tube one, capacitive resistance of certain The design of the digital temperature gauge is divided into five parts, the main controller, LED display, sensor parts, reset part of the clock circuit. Firstly, its working principle is described and its various circuit analysis and design, to finalize the design of the entire system. Key words：Microcontroller, AT89C52, temperature sensor, DS18B20 第一章概述 1.1 电路功能和组成 数字式测量电路应具有下列基本功能； 1、能把温度转换为成比列的模拟电信号（电流或电压等）。 2、把模拟电信号变换成数字信号。 3、最后用过数字电路（计数、译码和显示）直接指示出温度值。 根据上述基本功能的要求，可画出数字式测温电路的方框图，如图1所示。它主要包括；温度变换处理器、A/D转换器和计数、译码、显示三大部分。 由图可以看出，在电路组成上数字式测温电路与其它数字式测量电路（比如数字式电压表等），有许多相同之处，差别仅在于测温电路多了温度变换和处理部分，这部分的作用是； 1、要把温度（非电量）转换成与之成比例的电信号 2、对转换后的电压进行线性化，零点校正等处理并加以放大。

HCWS高压无线测温系统

1. 概述 HCWS无线测温系统是专门设计用于高压带电体的运行温度实时监测，该系统采用前沿的无线组网技术设计，实现了高压带电体温度远距离遥测。本产品密封性能良好，室内外均可安全使用。系统具有低功耗、等电位测量、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。 2. 技术特点 (1) 采用2.4G 频段，工作在2400～2483.5MHz（ISM）频段。 (2) 直接序列扩频（DSSS），抗干扰能力更强。 (3) 温度传感器采用LTCC内置天线，体积最小。 (4) 极低的传感器耗电，电池寿命：＞ 5 年。 (5) 高达65535 个无线传感器编址。 (6) 自动传感器识别，无连线，安装简便。 (7) 传输距离：传感器与主机之间小于80米。 3. 高压开关柜射频无线测温系统结构 通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度， 可确定触点和接头处的过热程度， 当发生超温或温度变化率越限时， 系统能够及时发出预警指示。 HCWS系统采用一台中心监测计算机，通过RS485工业总线，连接HCWS无线温度监测仪，每台HCWS都具有一个RS485接口，在无中继器的情况下，多达128个HCWS无线温度监测仪可组成一个无线遥测网络，每台HCWS无线温度监测仪相当于一个无线接入点，它可接入6‐18只无线温度传感器（户外空旷地域可以接入32到64只），系统的中心计算机在线监测所有HCWS无线温度监测仪所测量的温度。 4. 无线射频温度传感器 4.1 温度传感器工作原理 HCWS无线温度传感器用于测量高压带电物体表面的温度，如高压开关柜内的裸露触点、母线连接处、户外刀闸及变压器等的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、测量电路、单片机控制电路、无线调制接口和供电电路组成，如图4‐1 所示，传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线温度监测仪。 4.2 无线温度传感器性能指标 (1) 温度测量范围：‐55～+125。 (2) 精度：±0.5℃(‐20～+80℃)。

基于Cortex_M3智能无线温度测量系统设计

基于Cortex-M3智能无线温度测量系统设计 钟鼎 （中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074） 摘要：设计了一种基于Cortex-M3内核的STM32F103RBT6为核心处理器的智能无线温度测量系统。系统采用 DS18B20数字温度传感器，并利用TC35I 模块接入GSM 网络，实现利用手机短信发送温度测量指令，手机短信接收 测量数据，该系统同时具有定时自检和温度报警功能，当处理器定时自检发现DS18B20出现故障时，系统会自动启用处理器内部温度传感器并短信报警。经实验证明，该系统测量精度最高可达0.0625度，适合在距离较远，不易布线的环境下使用。 关键词：Cortex-M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；温度测量中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2011）21-0183-03 Intelligent wireless temperature measurement system based on Cortex-M3 ZHONG Ding （Mechanical and Electronic Information Institute ，China University of Geosciences ，Wuhan 430074，China ） Abstract:A system uses STM32F103RBT6processor which based on Cortex -M3core.By using DS18B20to measurement the temperature and using TC35I module to connect to the GSM network ，It achieves a function that using short message to send commands and receiving the measurement data by short message.The system also has a self -test function ，when the processor found the DS18B20fails ，it will automatically enable internal temperature sensor and send alarm message.It is suitable for long distance condition with a high precision. Key words:Cortex -M3；STM32F103RBT6；DS18B20；TC35I ；temperature measurement 收稿日期：2011-08-20 稿件编号：201108066 作者简介：钟鼎（1983—），男，湖南长沙人，硕士，助理工程师。研究方向：网络通信与安全。 温度测量[1]在家居生活和工业生产控制等领域都有着广泛的使用，随着电子技术的飞速发展，应用领域还在不断的扩展，基于单片机控制的温度测量系统也相继被提出，随着 ARM 公司最新Cortex 系列内核的推出，基于Cortex-M3内核 的高性价比的处理器受到了客户广泛欢迎，而在我国，GSM 网络超过95%的覆盖率也为无线通信和远程控制创造了良好的媒介，在某些特殊环境下，比如不易布线或者布线距离较长环境下，都会使测量系统的成本升高，而且数据在长距离的传输过程中极易受到干扰，利用技术成熟成本相对较低的GSM 网络，不仅不受传输距离的限制，而且具有较好的抗干扰能力，使用便携的手机发送短信控制来实现温度的实时测量是一种较好的方法。 1系统整体设计 智能温度测量系统主要由温度测量模块、GSM 模块、外 接EEPROM 、主控制器组成。主控制器使用意法半导体公司生产的STM32F103RBT6处理器，主要完成整个系统的运行和自检工作。温度测量模块使用DALLAS 公司的DS18B20数字温度传感器，GSM 模块使用西门子工业TC35I 模块，其支持中文短信功能，通过通用串口协议与主控制器通信，接收和发送主控制器的命令，当TC35I 模块接收到短消息命令后把命令发送给主控制器，主控制器分析短信命令，如为温度测量指令则开始测量温度，测量数据通过TC35I 模块发送回去，同时备份测量数据在外接EEPROM 中，整体结构框图如图1所示。 2 硬件电路设计 2.1 主控制器 意法半导体公司新推出的STM32F103RBT6，是基于 ARM 公司最新推出的V7平台的Cortex-M3内核。芯片[2-3]具 有128k FLASH ，20k SRAM ，2个SPI 接口，3个串口，一个 USB ，1个CAN ，51个IO 口。芯片的数据处理能力为 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第19卷Vol.19第21期No.212011年11月Nov.2011 图1 系统整体结构 Fig.1Overall structure of system －183－