一种温度无线采集传输系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种温度无线采集传输系统，包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与第一单片机连接，所述第一单片机连接分别与A/D转换器、复位电路和时钟电路连接，所述A/D转换器与温度传感器连接；所述无线接收模块与第二单片机连接，所述第二单片机分别与实时时钟、显示器、声光报警、执行机构连接。本实用新型的温度无线采集传输系统操作简单方便、数据收发正常、传输数据稳定、性能良好，适用于短距离对各种环境下对温度的监控，具有一定的应用价值。
【专利说明】
一种温度无线采集传输系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种设施农业环境信息采集系统，特别涉及一种温度无线采集传输系统。
【背景技术】
[0002]随着科技水平的进步以及电子技术的发展，无线数据采集系统逐渐得到广泛使用，其传输速度越来越快，可靠性越来越高，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。但是在农业设施内部的环境信息采集系统中大多还是采用传统的传感器技术。传统的传感器技术存在布线繁杂、施工难度大、安装及维护成本高等缺点。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的问题与不足，本实用新型的目的在于提供一种温度无线采集传输系统，该采集传输系统将数据采集与无线传输相结合，发挥无线传输的优势，有效的克服了布线繁杂、施工难度大、安装及维护成本高等缺点。
[0004]实现上述发明目的技术方案是一种温度无线采集传输系统，包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与第一单片机连接，所述第一单片机连接分别与A/D转换器、复位电路和时钟电路连接，所述A/D转换器与温度传感器连接;所述无线接收模块与第二单片机连接，所述第二单片机分别与实时时钟、显示器、声光报警、执行机构连接。
[0005]所述与A/D转换器连接的温度传感器有若干个。
[0006]所述的第一单片机和第二单片机为同一型号。
[0007]本实用新型针对现有的设施农业环境信息采集系统存在的问题，结合计算机、传感器、无线通信等技术，设计了以单片机为核心的温度数据无线采集及传输系统，能够进行4路温度数据的采集，就要有声光报警、数据显示、存储、调节等功能。最后根据软硬件设计开发了系统样机，测试结果表明，系统操作简单方便、数据收发正常、传输数据稳定、性能良好，适用于短距离对各种环境下对温度的监控，具有一定的应用价值。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型温度无线采集传输系统的控制原理方框图；
[0009]图2是本实用新型的数据采集及无线发射端STC89C52电路图；
[0010]图3是本实用新型的温度传感器及信号放大电路；
[0011 ]图4是本实用新型的执行机构驱动电路；
[0012]图5是本实用新型的电源电路；
[0013]图6是本实用新型的发射端软件设计流程图；
[0014]图7是本实用新型的接收端软件设计流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0016]图1给出了本实用新型温度无线采集传输系统的控制原理方框图，包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与第一单片机连接，所述第一单片机连接分别与A/D转换器、复位电路和时钟电路连接，所述A/D转换器与温度传感器连接;所述无线接收模块与第二单片机连接，所述第二单片机分别与实时时钟、显示器、声光报警、执行机构连接，所述与A/D转换器连接的温度传感器有若干个。
[0017]I系统设计
[0018]无线数据传输有发送和接收两个组成部分。发送端以单片机为控制核心，采集多个温度信号，并且将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过无线数据传输发射信号出去。接收端一体化无线数据传输接收模块，该模块接收无线数据信号，并且对信号进行放大、检波、整形，然后得到TTL电平的编码信号，经过单片机解码后显示出来，并且进行智能判断，控制相应的执行机构。
[0019]2系统硬件电路
[0020]2.1数据采集及无线发射端
[0021 ]数据采集及发射模块包括传感器、单片机、AD转换模块、时钟电路、复位电路、液晶电路等，电路如图2所示。
[0022](I)温度传感器及信号放大电路
[0023]温度传感器的种类很多，本文采用内含放大的集成温度传感器LM35D。该芯片的温敏元件出厂时已经经过校准，芯片内部则采用差分对管技术，实现温敏元件的线性化，实现了温敏传感器的线性化，使用较为广泛。其测温范围为O?100°C，测温灵敏度为10mV/°C，工作电压4?30V，最大线性误差±0.5°C。系统设置4路温度测试点，输出电压则通过运算放大器LM324进行5倍放大，电路如图3所示。
[0024](2)A/D 转换器
[0025]A/D转换芯片选择PCF8591，该芯片包括4路模拟量输入、I路模拟输出和I个串行数据接口线。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输，其内置跟踪保持电路，3根地址线用于硬件地址编程，工作电压2.5V?6V。
[0026](3)单片机
[0027]单片机采用STC89C52，该芯片是STC公司生产的一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，同时做了很多的改进，新增两级中断优先级、一个外中断，内置EEPR0M、硬件看门狗、512B内存等功能。其工作电压3.7V?5.5V，工作频率O?35MHz，具有功耗低、运算速度快、性价比高等优点。
[0028](4)无线发射模块
[0029]常用无线射频收发芯片主要有111^401、111^905、了乂315等。相比其它几种芯片，nRF905无线射频收发一体芯片采用了比FSK调制抗干扰能力更强的GFSK调制，数据传输更加稳定可靠，同时具有功耗低，数据传输速率快，所需外围元器件少等优点，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，非常适合于低功耗、低成本的系统设计。工作频段422.4?473.5MHz，传输速率50kbps，工作电压1.9V?3.6V，待机模式下电流仅为 12.5μΑ。
[0030]2.2数据处理及无线接收端
[0031]无线接收端主要是接收无线发射端发射的温度数据，在液晶模块上显示，同时进行超限判断，控制执行机构进行调节，无线接收模块仍然采用nRF905无线射频收发芯片。
[0032](I)执行机构驱动电路
[0033]执行机构的工作电流较大，容易对前级电路形成干扰，所以需要加隔离电路。系统运行过程中检测到某项参数超限时，单片机输出控制信号使SSR(固态继电器)导通，并且在SSR与负载之间连接中间继电器，保护固态继电器的安全，电路如图4所示。固态继电器采用的是欧姆龙G3MB-202P，该继电器输入DC4?6V，输出负载2A，AC100?240V，使用时直接焊接在电路板上。
[0034](2)电源电路
[0035]系统单片机模块使用的5V电源，无线收发模块使用是是3.3V电源。所以，电源模块主要采用LM7805及LM1117-3.3作为主要芯片。三端稳压集成电路LM7805是电子设计中常用的三端稳压集成电路，属于正电压输出，共有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端;1^1117-3.3是一个低压差3.3￥电压调节器，输出电流可达80011^。本系统220￥交流电经过变压、整流、滤波及LM7805稳压后变成5V的直流电，然后将该电压通过LM1117-3.3再次降低后供给无线收发模块使用。电路如图5所示。
[0036]3软件设计
[0037]3.1发射部分软件设计
[0038]发送端主程序首先是对初始状态的设置、数据采集、数据AD转换，然后将数据打包处理后进行发送。单片机上没有I2C总线接口，需要用普通的I/O模拟。温度传感器将模拟量传送给AD转换芯片PCF8591，其数据线SDA以及时钟线SCL接到单片机的Pl.0、P1.1。在程序设计中，首先发送地址数据选择芯片，然后发送控制数据选择通道，等待AD转换结束后接收目标通道数据。nRF905模块，要使其发送数据包，先初始化905模块，使能spi总线，写入发送有效数据命令，写数据，禁止spi总线；然后使能spi总线，写入发送地址命令，写地址，禁止spi总线;开启发射使能，延时，等待发送数据，关闭发射使能，具体流程图如图6所示。
[0039]3.2接收端软件设计
[0040]接收端程序包括初始化设置，接收数据，送显示等过程。对于nRF905模块，要使其接收数据包，先初始化905模块，配置905寄存器，设定接收模式，等待接收完成，即DR = I，使能spi总线，发送读有效数据包命令，读数据，禁止spi总线；接着将数据处理后送PO口，用12864液晶模块显示温度数据;然后进行数据判断，数据超限则声光报警及输出控制信号进行调节。具体流程图如图7所示。
[0041]4系统测试
[0042]软硬件设计完成后进行样机制作并进行测试，主要是通过无线数据收发测试系统硬件性能;测试中在不同区域安装4个温度传感器，通过PCF8591进行AD转换，然后将数据显示在12864液晶模块上，并且通过测试无线模块的DR端的电平变化，判断数据是否发射成功。实际测试中液晶模块能够正确显示各个区域的温度值，并且nRF905的DR端由低电平变为高电平，说明发射端测试成功。接着测试数据接收端，接收端接收到数据后送液晶显模块显示。12864显示值与发射端完全一致，说明接收端性能良好。
[0043]经过测试，该系统的工作电压及工作电流正常，发射电流较大，数据发射端及接收端能够正常工作，在空旷地带传输距离150m，室内有障碍物的情况下10m左右，数据超限情况能够报警及输出控制型号，基本达到了设计目标和设计要求。
【主权项】
1.一种温度无线采集传输系统，其特征在于:包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与第一单片机连接，所述第一单片机连接分别与A/D转换器、复位电路和时钟电路连接，所述A/D转换器与温度传感器连接;所述无线接收模块与第二单片机连接，所述第二单片机分别与实时时钟、显示器、声光报警、执行机构连接。2.根据权利要求1所述的温度无线采集传输系统，其特征在于，所述与A/D转换器连接的温度传感器有若干个。
【文档编号】G08C17/02GK205644940SQ201620426234
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】熊刚, 胡启迪, 陈高锋
【申请人】熊刚, 陈高锋