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MCS-51单片机与DS18B20构建的无线温度监测系统设计
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更新于2024-06-23
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本篇毕业论文研究的是一个基于单片机MCS-51的无线温度测量系统,其核心目标是实现远程、实时的温度监测,适用于日常生活、工业和农业等场景。系统采用了先进的DS18B20温度传感器,这种高精度的温度采集芯片能够确保测量结果的准确性和稳定性。DS18B20以其内置的数字信号输出功能,配合微控制器进行数据处理,能够有效提高系统的精度。 论文中设计的关键组件包括无线传输模块nRF24L01,它是一种低功耗、低成本的2.4GHz射频收发器,用于将温度数据无线发送到接收端。nRF24L01模块支持远距离通信,最大传输距离可达50米以上,这突破了传统有线连接的局限,极大地提高了系统的灵活性和便利性。 温度数据通过nRF24L01传输后,会在上位机软件上进行同步显示,用户可以通过LED数码管直观地查看当前的温度读数。这种设计不仅简化了操作过程,还提供了即时反馈,有助于及时调整环境条件,对于节能减排和设备管理等方面具有实际价值。 此外,论文详细介绍了整个系统的软硬件设计过程,包括电路设计、软件编程以及测试验证环节,确保了系统的稳定性和可靠性。整个系统能够在0至125摄氏度的宽温范围内工作,每一度的精度误差控制在1摄氏度以内,充分体现了技术的先进性和实用性。 这篇毕设论文深入探讨了如何利用现代单片机技术和无线通信技术来构建一个高效、精准的无线温度采集系统,对于推动物联网技术在温度监控领域的应用具有重要意义。通过阅读这篇论文,读者可以了解到无线温度测量系统的设计理念、关键技术选型、实现方法以及性能指标,为相关领域的研究和实践提供有价值的参考。
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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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