范平平

（天津輕工職業(yè)技術學院，河北 天津 300380）

1 無線溫度傳感系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

多點無線溫度測量系統(tǒng)以AT89S52為核心，采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，應用傳感技術、無線收發(fā)技術及計算機技術，實現(xiàn)多點溫度數(shù)據的采集和短距離無線傳輸。系統(tǒng)結構采用模塊化設計，主要由三大部分構成：第一部分為系統(tǒng)的溫度數(shù)據采集部分，多片單總線溫度傳感器DS18B20組成溫度采集網絡，完成多點溫度數(shù)據的采集；第二部分為溫度數(shù)據的處理與顯示部分，完成溫度數(shù)據的轉換和在數(shù)碼管上的顯示；第三部分為系統(tǒng)的發(fā)射端，由芯片CD40106輔助TX315A完成數(shù)據無線的發(fā)射功能。該溫度測量系統(tǒng)電路簡單，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，可靠性高，搭建方便，易于擴展，實際發(fā)射距離約50m，因此本系統(tǒng)適用于在短距離對多種環(huán)境溫度的監(jiān)測，有廣闊的應用前景［1］。

2 系統(tǒng)的硬件電路的搭建

由于斯邁特計算機廠生產的單片機在線系統(tǒng)AY-MPU89S52E設置有專門的DS18B20芯片引腳插孔，所以可將DS18B20通過插座直接插在插孔上。為使DS18B20在動態(tài)轉換周期中獲得足夠的電流供應，當進行溫度轉換或拷貝到E2存儲器操作時，給I/O線提供一個強上拉。用MOSFET把I/O線直接拉到電源上就可以實現(xiàn)。所以在DS18B20的VCC與DQ引腳之間焊接一個4.7KΩ的電阻；因為DQ引腳對應著P1.0，所以將P1.0對應的跳線器置于下方。隨后完成了TX315A的連接，為了防止元器件連接到擴展板時電壓有所衰減，導致給發(fā)射器提供的電壓不足，引入了CD40106BE芯片，該芯片為CMOS電路構成的施密特觸發(fā)器，主要用于信號電路的整形。整個電路集成了6個施密特觸發(fā)器，每個施密特觸發(fā)器為反相輸出結構，本電路用其中兩個施密特觸發(fā)器構成同相電路，用以提高單片機串行接口的信號輸出能力。本集成電路芯片共有14個引腳，引腳1與P3.1相連（P3.1位串行通信信號輸出端），引腳2與引腳3相連，引腳4與TX315A信號輸入端相連，引腳5，7，9，11，13都與GND相連。TX315A的引腳1與VCC相連，引腳2與GND相連，引腳3與CD40106BE芯片的引腳4相連。

3 匯編程序設計

硬件電路搭建完成后，進行了匯編程序的編寫。為了組裝調試方便，將一個全部的匯編程序分成4部分：①DS18B20的溫度讀取模塊；②溫度轉換處理模塊；③溫度在數(shù)碼管上的顯示模塊；④單片機與單片機之間的串行通信模塊。下面分別就這4個模塊進行簡要的敘述。

3.1 DS18B20的溫度讀取模塊

此模塊由4個函數(shù)構成：①讀取溫度的主函數(shù)GET_TEMP；②初始化DS18B20的子函數(shù)INT；③向DS18B20寫操作命令的子函數(shù)WRITE；④從DS18B20中讀取數(shù)據的子函數(shù)READ。

3.2 溫度轉換模塊

DS18B20測得的溫度在存儲區(qū)是以補碼的形式存儲的，因此要將其在數(shù)碼管上顯示需要進行適當轉換［2］。

溫度數(shù)據占用兩個字節(jié)LSB與MSB，其中MSB的高5位為符號位，后三位與LSB的8位二進制組成溫度數(shù)值部分，LSB的高四位與MSB的低三位組成溫度的整數(shù)部分，LSB的低四位為溫度的小數(shù)部分，為方便顯示，將精度定為小數(shù)點后一位。

3.3 溫度顯示模塊

將要顯示的內容存儲在6個存儲單元中，將字位碼送到P2口，字型碼送到P0口，數(shù)碼管從左向右依次顯示，延時程序為1ms，根據視覺停留的原理，看上去像是6個數(shù)碼管同時點亮。

3.4 單片機與單片機之間的串行通信模塊

串行通信采用程序查詢方式處理。作為發(fā)送方A，首先要發(fā)送出接收起始識別標記，便于接收方B判別從哪一字節(jié)開始接收，為了避免差錯的產生，所選的起始標記不可以是0與21之間的任何十進制整數(shù)，因此選定為（99）D。之后將處理好的數(shù)據按字節(jié)依次發(fā)送給接收方B，最后一個字節(jié)發(fā)送A的地址，再由接收方B做出識別。

4 系統(tǒng)總體調試

此次無線溫度傳感系統(tǒng)的實現(xiàn)開始時由于對TX315A的特性不是十分明確，所以最初采用有線串行通信的形式進行調試，將單片機在線系統(tǒng)A與單片機在線系統(tǒng)B用導線分別將它們串行接口的2、3、5引腳與3、2、5引腳相連，擴展時只需將CD40106與TX315A焊接在單片機上，整個程序并不需要改動，但要注意將P3.1的跳線器置于下方。

由于有多個發(fā)射器將溫度發(fā)送給接收方，為了避免碰撞產生，采用時分復用作為通信協(xié)議，使單位時間片的長度略大于整個程序執(zhí)行一次的長度，每一時間片內只有一個發(fā)送方進行數(shù)據發(fā)送，其他發(fā)送方設置時鐘執(zhí)行空操作，時鐘設置的時長為：（發(fā)送方個數(shù)-1）×時間片長度，所有發(fā)送方輪流發(fā)送數(shù)據。為了使接收方能順利顯示，發(fā)送數(shù)據與地址前首先發(fā)送識別標志（99）D，然后發(fā)送地址，以便接收方完成地址的識別與顯示，最后發(fā)送溫度數(shù)據。因為只有6個數(shù)碼管，接收方既要顯示數(shù)據還要顯示地址，所以將溫度的精度設置在小數(shù)點后1位。為使TX315A接入整個系統(tǒng)時，提供給發(fā)射器的電壓不會有所衰減，接入CD40106芯片。

5 總結

本文所研究的多點無線溫度測量系統(tǒng)是短距離無線通信技術在溫度測量方面的一個具體應用。系統(tǒng)以AT89S52為核心，采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，應用傳感技術、無線收發(fā)技術及計算機技術，實現(xiàn)多點溫度數(shù)據的采集和短距離無線傳輸［3］。

系統(tǒng)采用模塊化設計，主要由三大部分構成：第一部分為系統(tǒng)的溫度數(shù)據采集部分，多片單總線溫度傳感器DS18B20組成溫度采集網絡，完成多點溫度數(shù)據的采集和無線發(fā)送；第二部分為溫度數(shù)據的處理與顯示部分，完成溫度數(shù)據的轉換和在數(shù)碼管上的顯示；第三部分為系統(tǒng)的發(fā)射端，由芯片CD40106輔助TX351A完成數(shù)據無線的發(fā)射功能。該溫度測量系統(tǒng)電路簡單，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，可靠性高，搭建方便，易于擴展，因此本系統(tǒng)適用于在短距離對多種環(huán)境溫度的監(jiān)測。

可以將本系統(tǒng)設計成多點無線溫度傳感器，從而組成分布式無線測溫系統(tǒng)，根據MCS-51系列單片機的主從式多機通信結構，最多可以構成具有254個測溫節(jié)點的無線測溫系統(tǒng)，節(jié)約了系統(tǒng)布線成本，測溫點布置、移動方便，適用于各種場合，有廣闊的應用前景。

［1］吳紹華，周宏輝.基于無源無線傳感技術的高壓設備溫度監(jiān)測系統(tǒng)分析［J］.機電信息，2012（6）：74-77.

［2］朱麗麗，王長友.基于AVR單片機與溫度傳感器DS18B20的多點溫度測量［J］.電工電氣，2010（12）：52-56.

［3］許文斌，曾全勝.基于單片機AT89C52的數(shù)字化溫度測量儀［J］.微計算機信息，2010（5）：12-14.