无线温度采集显示装置设计与实现.docx

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1、由于数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有很多温度测量和采集的系统，但很多温度采集系统存在功能单一、采集速率低、稳定性不高，操作复杂，并且对温度测试环境要求比较高等等的许多问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的温度数据采集系统。基于单片机的温度数据采集系统是由将来自DS18B20数字温度传感器、BMP180气压传感器、AM2321湿度传感器的信号直接传输给单片机从机，单片机从机经过信号处并通过433无线模块发送给单片机主机，并在主机上显示出温度、湿度、气压。该设计具有数据处理界面友好、功能强大、性价比高、显示直观、应用广

2、泛等特点，可以广泛应用于智能家居、机电一体化、仪表、仪器、工农业控制等许多领域。关键词：温度采集；湿度；气压AbstractAstheapp1icationrangeofdataacquisitionsystemiswiderandwider,thetypesofmeasurementsigna1sandsigna1sourcesinvo1vedaremoreandmore,andtherequirementsformeasurementarehigherandhigher.TherearemanytemperaturemeasurementandacquisitionsystemsinChi

3、na,butmanyofthemhavesing1efunction,1owacquisitionrate,1owstabi1ity,comp1exoperation,andthetemperaturetestenvironmentneedstobeimprovedManyprob1emssuchashigher1eve1.Peop1eneedatemperaturedataacquisitionsystemwithwideapp1icationrangeandhighcostperformance.Thetemperaturedataacquisitionsystembasedonsing1

4、echipmicrocomputertransmitsthesigna1sfromDS18B20digita1temperaturesensor,bmp180airpressuresensorandam2321humiditysensordirect1ytotheMCUs1ave.TheMCUs1avesendsthesigna1totheMCUhostthroughthesigna1andsendsittotheMCUhostthrough433wire1essmodu1e,anddisp1aysthetemperature,humidityandairpressureonthehost.T

5、hedesignhasthecharacteristicsoffriend1ydataprocessinginterface,powerfu1function,highcostperformance,intuitivedisp1ayandwideapp1ication.Itcanbewide1yusedinsmarthome,e1ectromechanica1integration,instrument,industria1andagricu1tura1contro1andmanyotherfie1ds.Keywords：TemperatureacquisitionHumidityAirPre

6、ssure摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景11.2 研究现状11.3 课题意义21.4 研究内容3第2章系统分析42.1 课题研究的可行性分析42.2 设计总体思路42.3 系统总设计框图52.4 主要模块功能简介52.4.1 单片机模块52.4.2 DS18B20温度传感器62.4.3 433MHZ无线通讯模块82.4.4 BMP18B20气压传感器82.4.5 AM2321湿度传感器模块9本章小结10第3章系统总体设计113.1 硬件电路设计113.2 温度传感器电路153.3 AM2321湿度传感器电路163.4 液晶显不电路173.5 气压传感器电路183.6 蜂

7、鸣器控制电路183.7 无线433传输模块电路183.8 电源电路203.9 结20第4章软件模块电路设计214.1 设计总体思路214.2 控制主程序工作流程图224.3 各模块工作流程图23第5章系统调试285.1 硬件调试285.2 软件调试295.3 结果分析30本章小结30结论31致谢32参考文献33附录1中文文献34附录2英文文献36附录3电路原理图与PCB图38附录4系统总程序代码39第1章绪论1.1 课题背景当今无线通信存在于我们人类生活的方方面面。短距离通信的有蓝牙，红外线等。远距离通信的有GPRS、WIF1手机等等。21世纪是无线通信应用告诉发展的时代。手机、GPRS、4G

8、、5G等尤其火热，几乎每人都有手机，但是无线温度测量系统发展非常缓慢。这是由于电子元器件在温度过高或者过低的时候无法工作。但是在常规的温度测量的实际应用当中，比如说粮食仓库环境或者工业化学反应的温度测量等等，无线温度测量系统还是能满足测量的要求的。就无线温度测量系统来说，我们仅仅需要在待测点放置一个传感器和一个能处理传感器数据的单片机与能发送数据的无线模块。此时，主机外围含有的键盘显示模块可以起到人为控制的作用，同时可以方便直观的观察到温度数据,人在此时可以针对性的做出一些反应。无线模块的使用即节约了系统的成本，又减少了工作量，同时使用了更加长久，因为线路在一定环境下容易腐蚀和损坏，家里也会常

9、常出现电线被老鼠咬坏的情况，基于更加安全和稳定的考虑，在使用的趋势上会越来越趋向于使用无线模块，不仅仅是温度系统，其他的更多的系统会更多地应用到无线，无线是实现物联网的中间介质。无线温度采集系统被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或者供电故障，监控的工业、农业，环保，服务业，安全监控等工程中，例如：城市路灯故障检测和供电线路防盗监视，环保工程，大型仓库温度检测，城市居民小区供热检测，工业生产测控，农业生产温度测控等等。考虑到许多农业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上，所以需要无线温度的采集。1.2 研究现状21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时带动了测

10、量技术的发展，现代测控设备不同于以前，在性能和机构发生了翻天覆地的变化。已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。在工农业中的应用还是特别多的，而且越来越先进,功能越来越强大，测温范围也越来越大，最重要的是大都趋向于无人全自动机械化，大大节约了人力成本，而且安全性与保证性也会更大。DS18B20是美国DA11AS公司推出的数字式温度传感器，在国外的一些医疗设备、农业生产、工业生产上的温度、湿度采集也都用到了DS18B20和AM2321。在国外的应该用也很广泛，无线温度采集系统被广泛应用于温度测量,如水泥生产中的应用，现场需要采集水泥的温度，然后通过

11、采集的温度通过无线发送给主机，在主机上显示，便于工作人员查看，在高炉水循环测温中，测量锅炉内水温的情况，电缆沟测温，农业上如大棚温度检测，洁净室测量温度，弹药库测温等各种非极限温度场合都需要进行温度的测量。在国内现在也推出了新型环保家居的设想，虽然在社会上并没有全部普及,但是这个想法将来会在人们未来生活的预景。全智能的环保家居系统当中也很大程度上需要温度监测系统来完成部分功能，然后对温度数据做出反应，比如说智能打开窗户或者空调，当没有人在系统中出现的关闭所有应该关闭的电源来节约能源，以达到环保的效果，所以温度采集具有很高的研究意义和实用意义。1.3 课题意义温度是工业、农业生产中常见以及最基本

12、的参考数据之一，在生产过程中常需要对温度进行检测和控制，采用微型计算机进行温度检测、信息存储、数字显示及实时自动控制，对于提高产品质量和生产效率以及节约能源等都具有特别重要的作用。伴随着农业科技和工业科技的飞速发展，温度测量的需求越来越多，也越来越重要。但是在一些特定的环境下温度监测范围大，待测点距离远，布线非常不方便。这时就要采用无线的方式对温度数据进行传输。因为对环境进行温度检测、数字显示、以及实时控制，对于提高生产效率和产品质量，节约能源等都有重要的作用，并且温度参数对工业生产也十分重要，所以温度测量系统的精确度和智能化一直受到企业的重视，所以学习并研究温度测量及相关知识可做为一个较为实

13、用的课题方向，能获得较实用的知识和方法。因此温度测控技术是一个很实用，也很重要的技术，值得去研究掌握。温度采集的应用的领域也相当广泛，可以应用到消防电气的非破坏性温度检测，电力，电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工，机械等设备温度过热检测。温度采集控制系统在科学研究，工农业生产以及人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工农业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的检测和控制，以使得生产能够顺利的进行,从而提高生产效率。总之温度是与我们人类生活各个方面密切相关的一个方面，本设计方案旨在用合适的方法更加精准地

14、采集温度数据，并实现无线传输。突出在无线这一方面。所以此设计的应用面十分广，因此该课题具有很高的研究意义和价值，应用前景也是无可计量的。1.4 研究内容本设计是以ST公司的STM32单片机作为控制核心，以DS18B20、BMPI80、AM2321等传感器为采集终端与控制系统。与显示部分相连的单片机为主机，每3个传感器对应一个单独的单片机，设为从机。主机与从机之间通过无线模块建立通信。因为对环境进行温度检测、数字显示、及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用，并且温度、湿度、气压等参数对工业生产的十分重要，所以温度、湿度、气压测量系统的精确度和智能化一直受到企业的重视。所

15、以学习并研究温度测量及相关知识可做为一个较为实用的课题的方向，能获得较实用的知识和方法。因此温度、湿度、气压测控技术是一个很实用、也很重要的技术，值得去研究掌握。它应用的领域也相当广泛，可以应用到消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热检测。第2章系统分析本设计在用合适的方法更加精准地采集温度数据，并实现无线传输。现在温度、湿度、气压传感器的数据采集还采用的是有线的方式进行传输，由于现场环境的限制，需要采用远程数据传输的形式进行数据的传输。1.1 课题研究

16、的可行性分析1方案可行性本次实验是使用STM32单片机作为核心控制器，以DS18B20、BMP180、AM2321等传感器为采集终端与控制系统。与显示部分相连的单片机为主机，每3个传感器对应一个单独的单片机，设为从机。主机与从机之间通过无线模块建立通信，经过论证实验，发现该系统在方案上是可行的。2 .经济可行性本次课题采用的是STM32单片机作为控制器，采用DS18B20温度传感器采集温度的设计。从电路板的选择到零件的购买，再到系统的实现，整个系统的经济成本是比较低的，可以应用到消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗