基于单片机的温度监控系统设计.pdf
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1、基于单片机的温度监控系统设计谭林(电子科技大学电子工程学院成都6 1 0 0 5 4)擅耍:介绍一种无线温度自动监控系统,它是以M S P 4 3 0 单片机为核心,以C)C 2 5 0 0 收发器为射频模块并辅有一些外部元件,采用C 语言编写程序,应用S i m p l i c i T l 无线通信协议组成一个小型的射频网络。工作时,各终端节点每秒自动唤醒,采集附近温度和电池电压并将数据通过射频网络送至控制节点,控制节点管理各终端并经串口发送数据至电脑屏幕显示,由此实现无线温度自动监控功能。并给出系统软硬件设计。关键词:单片机;无线温度自动监控系统;通信协议l 自动监控;编程仿真中图分类号:
2、T P 3 6 8 1文献标识码:AW i r e l e s st e m p e r a t u r em o n i t o rb a s e do nm i c r o c o n t r o l l e rT a n L m(S c h o o lo fE l e c t r o n i c sE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t yo fE l e c t r o n i cS c i e n c eT e c h n o l o g yo fC h i n a,C h e n g d u6 1 0 0 5 4,C h i n a)A b
3、s t r a c t lT 1 1 i Sp a p e ri n t r o d u c e saW h e l e s st e m p e r a t u r em o n i t o rs y s t e m,t a k i r i gM S P 4 3 0m i c r o c o n t r o l l e ra sh a r d w a r ec o n t r o lc o r e C C 2 5 0 0s i n g l ec h i pa st r a n s c e i v e ra n du s i n gs o m ep e r i p h e r a le l e
4、 m e n t s P r o g r a mi sc o m p i l e di nCl a n g u a g et oa c t 髂e x p e c t e d B a s e do nS i r n p l i c i T lp r o t o c o l。as m a l lR Fn e t w o r kc a nb em a d e E n dd e v i c e sw a k eu pe v e r y1St Os a m p l et e m p e r a t u r en e a r b ya n db a t t e r yi n f o r m a t i o
5、 n,t h e ns e n dt h e s ed a t at oa c c e s sp o i n tt h r o u g hR Fn e t w o r k A c c e s sp o i n tm a n-a g e se v e r ye n dd e v i c e sa n ds e n d sd a t at oP Ct Ob ed i s p l a y e d T h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h es y s t e ma r eg i y e ni nd e t a i lK 母w o r d s:m i
6、 c r o c o n t r o l l e r w i r d e s s 脚R l r e 彻i t o r;咖1 u l l i t i o np l 口的l;a m 伊皿砌姗n g;p l q F a r m n es i m u l a t i o n0 引言目前我国许多大棚、仓库等需要温度控制的单位仍采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法,这不仅效率低,还易出错口。本文采用0 3 2 5 0 0 射频模块,以M S P 4 3 0 中A D C l 0 的内嵌温度传感器采集温度,多个M S P 4 3 0 单片机构成无线测温网络,彻底摆脱了传统的人工抄录方法。由于使用简单
7、的网络协议和低功耗器件,各节点电池寿命比以往同类系统得到很大延长。该设计具有简单可靠,灵活方便的特点1 硬件与协议该系统由控制中心、温度采集节点路由节点和P C 组成(图1)。控制中心通过串口与P C 相连,通过P C 机软件显示和查看信息,各节点采用电池供电。控制中心、温度采集节点和路由节点均用高集成超低功耗单片机。射频部分采用低功耗C C 2 5 0 0 无线收发器,工作频率2 4G H z,位于开放的I S M 频段。设计采用U S B 接口调试,两G P I O引脚分别接红绿灯控制指示灯,使用一个外部中断按键。作者简介:谭林,本科,主要研究方向为S O C 设计技术、无线通信一5 0
8、一中国科技核心期刊图1 无线温度自动监控系统组成万方数据1 1 系统控制从系统设计的功能需求及成本考虑,采用M s P 4 3 0 超低功耗单片机作为系统控制芯片。M S P 4 3 0 片内集成了不同的功能模块,可适应不同应用层次的需求。M S P 4 3 0提供了5 种低功耗模式,可最大限度的延长有源设备的电池寿命。M S P 4 3 0 的C P U 采用1 6 位精简指令集 2 ,并集成了1 6 位寄存器和常数发生器,其它的数字可控震荡器(D C O)可在1 弘s 内由低功耗模式切换到活动模式。1 2 无线收发器射频通信采用C C 2 5 0 0 低功耗无线收发器,其集成了高度可配置的
9、基带调制解调器,支持数种调制模式,通过S m a r tS t u d i o 软件配置C C 2 5 0 0 各特殊寄存器以调整其频率、频道、调制模式,可调数据率最高至5 0 0 k B a u d。C C 2 5 0 0 还提供广泛的硬件支持如包处理、数据缓冲、清晰信道评估、连接质量指示等。通过S P I 接口可控制C C 2 5 0 0 运行参数和6 4 字节收发F m o【引。同时,该系统a 2 5 0 0 与M S P 4 3 0 配合使用只需少量外围器件。1 3 通信协议该系统使用S i m p l i c i T I 无线通信协测扣,其特点是能够简化实施工作,尽可能降低微控制器的
10、资源占用。从而降低了低功耗R F 网络的系统成本。S i m p l i c i T l 支持对等通信和星型拓扑结构,适用于有源低速有限通信节点的低功耗R F 网络。S i m p l i c i T I 协议分为M R F l(删珂删lR Fi n t e r l a c e)、N W K、n w ka p p l i c a t i o n s、c u s t o m e ra p p l i c a t i o n s 四层,通过其自身定义的一系列A H 函数调用来实现用户程序应用。2 软件程序设计无线温度自动监控系统通过装载不同的固件将目标板分为温度采集节点E D、控制中心节点A P
11、和路由节点R E。其中,A P 负责管理网络并隔一定时间从一个或多个E D 接收数据。网络中E D 大部分时间处于低功耗L P M 3状态,每隔一设定时间自动唤醒采集其附近温度,测量电池电压并将数据送往A P。A P 从任意E D 收到数据后均通过串口送往P C 显示。2 1 控制中心节点A l P控制中心节点A P 初始化完成后每隔设定时间用越)C l o 内部温度传感器测量附近温度送给P C,同时持续监听有没有新的E D 加入网络或者有没有新的包从E D 发出。A P 流程图(图2)中B S P n i t()函数初始化了目标板的硬件如L E D s、按键等接口E s 。M C U _ I
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