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MCS-51单片机无线温度测量系统:DS18B20与nRF24L01实现远程监控
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更新于2024-06-23
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本篇文档是一份2013届本科生的毕业设计,研究主题为"基于单片机的无线温度测量系统",该系统结合了MCS-51单片机、温度传感器DS18B20、无线传输器nRF24L01以及LED数码管和上位机的功能,旨在解决日常生活和工作中对远程、精确温度监测的需求。DS18B20作为高精度的温度采集芯片,确保了测量结果的准确性,其温度范围覆盖0至125摄氏度,精度高达1摄氏度。 设计的核心是利用MCS-51单片机作为控制中心,通过DS18B20实时监测工作环境中的温度。采集到的数据随后通过nRF24L01模块进行无线传输,突破了传统温度测量设备受距离限制的问题。这种无线传输技术使得温度数据能够远距离传输,超过50米的距离使得系统具备更大的实用价值。 系统的设计还包括了LED数码管的显示功能,用户可以在接收端的上位机软件上清晰地看到当前的温度读数,大大提升了用户体验和信息获取的便捷性。整个设计过程既考虑了技术的先进性,又兼顾了实际应用的需求,体现了作者对单片机、无线通信和传感器技术的深入理解和掌握。 这篇毕业设计不仅是一个理论探讨,更是技术实践的体现,展示了作者在硬件设计、软件编程以及系统集成方面的技能,对于学习和了解单片机及其在物联网、智能家居等领域的应用具有很高的参考价值。同时,它也反映了科技在提升生活质量,特别是环境监控方面的重要作用。
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图 3 单片机结构图
作为定时器使用时,定时器计数常将 89C52 单片机片内振荡器输出的脉冲经
过 12 分频后的脉冲个数,即每个机器周期使定时器 T0/T1 的寄存器值自动累加 1,
直到溢出,溢出后继续从 0 开始计数,循环,所以定时器的分辨率是时钟振荡频
率的 1/12。
作为计数器使用时,单片机通过对引脚 T0(P3.4)或 T1(P3.5)外部脉冲信号的计
数,在输入的外部脉冲信号发生从 1 到 0 的跳变时,计数器的值就自动加 1,这样
计数器的最高频率一般可以是时钟振荡频率的 1/24。
89C52 单片机设计了两个 8 位的特殊功能寄存器来控制定时器/计数器的工作
状态,即 TMOD 和 TCON,它俩都在特殊功能寄存器区。
1.3 系统工作原理简介
温度传感器 DS18B20 主要完成温度的测量,DS18B20 根据环境温度情况,依
据其内部的工作原理,将周围的温度模拟量转换数字量通过 1-wire 总线输出给单
片机微控制器。微控制器主要控制各个外围模块,并与其通信。本文主要利用
MCS-51 单片机、DS18B20 数字温度传感器、nRF24L01 单片无线收发器和四合一
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数码管实现多点无线温度测量系统,解决上述问题。其温度检测原理为单片机利
用温度传感器检测温度,在数码管上进行温度显示并实时上传至上位 PC 机的数据
处理软件。因此该系统能实现对温度实时并多点温度检测,是可以实现远程控制
的无线温度检测系统。
在单片机控制的系统中还存在更多的电路,对系统的正常运行起着关键的作
用。下面就系统中的基于单片机的外围电路功能做如下讲述。
(1)、复位电路。就是利用它把电路恢复到起始状态,它的作用如下。
复位电路是保证本系统中硬件电路稳定可靠工作必不可少的一部分,复位电
路的第一功能是上电复位。单片机系统电路的硬件要求有复位电路,是因为微机
电路是时序数字电路,它需要稳定的时钟信号,因此在电源上电时,只有当 VCC
超过 4.75V 低于 5.25V 以及晶体振荡器稳定工作时,复位信号才被撤除,微机电路
开始正常工作。
(2)、电源电路。本系统是基于单片机控制的温度采集系统,单片机的电源
要求是+5V 标准直流电源供电。另外,nRF24L01 是单独采用 3.3V 直流电源供电,
这里的电源需要通过电源转换,即 5V 转 3.3V,本系统采用 AMS1117 3.3V 稳压芯
片实现这一转换。AMS1117 贴片式稳压芯片如图 4。
图 4 ASM1117 稳压芯片
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