摘要：温度是计量检测和生活中使用最广泛的参数之一，可以说涵盖了各种领域。传统的温度测量在环境恶劣或者距离较远的条件下，无法满足计量检测要求。因此设计一种低功耗的无线温度检测系统很有意义。利用短距离无线通信技术构成一个基于单片机的简易、低功耗的无线多点温度测量系统，它由温度测量、处理和温度值显示三部分构成，系统以STC89C52RC、nRF905单片机为核心， 采用数字式温度传感器DS18B20、无线收发芯片nRF905以及LCD1602数字显示器，实现了温度范围在-55℃～125℃的采集、控制、无线收发等，本文给出了系统硬件及软件的具体设计思想与实现方法。
关键词：无线温度检测系统；单片机；数字温度传感器；无线收发
引言
温度与人们的生活息息相关，在工业、农业、生产、生活等领域中，都需要对温度进行测量和控制。在计量工作中，温度计量占有重要地位，传统的温度测量需要通过有线温度传感器进行检测，传统的温度数据采集主要通过有线的方式进行传输，有线传输具有传输速度快，可靠性高的特点。但是在一些环境恶劣的地方，难以进行有线连接，有线数据采集系统在某些方面已经难以满足实际要求。因此，无线传输成为有效的替代方式。另外，用传统的方法对多个点进行温度检测时，采用多根线缆传输数据会导致现场布线太多，有时造成线与线之间的缠绕，这给计量工作带来繁琐和效率低的难题。随着微电子技术的发展，现在的温度测量已经广泛使用数字温度测量仪，这使得温度采集和控制过程更简便。因此，本文提出无线温度测量系统的设计，实现远距离的温度计量。使得温度范围在-55℃～125℃内的计量检测任务变得更加轻松和方便。本文采用数字温度传感器、单片机、无线收发模块，设计了一种简单且体积较小的无线温度检测系统。因此，具有较好的发展与应用前景。
1 系统组成与硬件设计方案
数字无线测温系统的温度测量模块由温度传感器、单片机、无线收发装置组成。温度数据接收处理模块由无线收发装置、单片机、数字显示器组成。系统设计方案如图1所示。
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（图1：无线测温系统设计方案）
1.1 温度测量模块的设计
温度测量模块由温度传感器、单片机、无线收发装置组成。
1.1.1 DS18B20型温度传感器
无线测温系统的温度传感器采用智能化数字式温度传感器DS18B20，它由美国DALLAS公司推出。DS18B20数字式温度传感器使用集成芯片，采用单总线技术，以数字形式直接输出被测温度值。优点为测量误差小、分辨率高、抗干扰能力强、能远程传输数据，测量范围是-55℃～125℃。最高分辨率为12位，精度可达±0.5℃。同时，它直接将被测温度转化为串行数字信号供微机处理，接口也较简单。
1.1.2 STC89C52RC型单片机
本系统选择STC89C52RC型单片机，这是宏晶科技推出的高速（最高时钟频率是90MHz）、低功耗、抗干扰能力强的新一代单片机。STC89C52RC单片机为主控单元，发送命令使DS18B20进行温度采集，由单片机发送复位脉冲检测DS18B20的存在情况，然后对DS18B20发送温度转换命令和温度读取指令，完成温度数据的采集存储，再对采集来的温度数据进行处理，完成对NRF905的初始化设置，通过SPI口将采集来的温度数据传输给NRF905的发送模块，完成数据的无线发送。接收模块将接受的温度数据再经过SPI口送给单片机，最后再送数码管显示。
1.1.3 无线收发模块
nRF905是Nordic VLSI公司推出的一款无线收发芯片，信号传输距离300m以内。nRF905使用SPI总线接口和MCU进行数据交换、地址、输出功率和信道配置等操作。nRF905适用于遥感、遥测、无线抄表、工业数据采集等领域。nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是接收模式和发送模式。两种节能模式分别为关机模式和空闲模式。工作模式由TRX＿CE、TX＿EN和PWR＿UP三个引脚决定。
无线收发的工作原理：发射数据时首先将nRF905配置为发射模式（TX＿EN=1）并且芯片上电（PWR＿UP=1），接着把接收点地址和有效数据按照时序由SPI口写入nRF905缓存区，然后TRX＿CE=0并发射数据。若接收端收到信号那么nRF905在发射数据后立即进入接收模式接收应答信号。如果收到应答信号，则认为此次通讯成功。若TRX＿CE=0则nRF905进入空闲模式。若发射堆栈中有数据且TRX＿CE=1，则进入下一次发射。若发射堆栈中无数据且TRX＿CE=0时，则进入空闲模式。接收数据时，首先将nRF905配置为接收模式（TX＿EN=0），当接收端检测到有效的地址和数据时，nRF905芯片上电PWR＿UP=1，TRX＿CE=0通知MCU读取数据并在LCD1602显示温度值。温度显示成功时，若TRX＿CE=0，则nRF905进入空闲模式等待下一次的数据接收。
1.2 温度数据接收模块的设计
温度处理模块由无线收发装置、单片机、数字显示器组成。
1.2.1 温度显示模块
温度显示模块选用LED1602工业字符型液晶显示器，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，能够同时显示16*02即32个字符（16列2行）。
1.2.2 数据的发送和接收
当多点的温度被读取完之后，温度数据披存储在相应的寄存器内。然后，单片机通过SPI通信，把数据发进nRF905的发射缓冲区。完成发射任务后，单片机进行下—轮的温度采集。
另一边的nRF905检测到所设定的发射频率所发出的信息，进行地址校正后，开始接收数据。数据按顺序存放在单片机的寄存器内，用于LCD1602数字显示器显示温度值。
2 总结
本文选择低功耗的STC89C52RC型单片机，同时采用智能化数字式温度传感器DS18B20进行温度数据采集，并通过无线模块nRF905实现数据的无线收发，测量结果由LCD1602显示。设计了一种短距离无线温度检测系统。系统主要由温度检测模块和温度处理模块组成，温度检测模块能完成多点温度数据的检测和无线发送，温度接收模块能完成温度数据的无线接收和处理功能，实现了温度测量点数据的采集传输到数据的接收显示。系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境或者远距离条件下进行现场温度的检测。对于日常生活中的温度检测和计量单位的工作人员来说，该系统方便简单并且提高了热学计量工作人员的工作效率。具有广阔的开发和应用前景。
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