第五章为系统的软件设计部分。分为单片机软件设计和上位机软件设计两大部分。单片机软件部分又分为发送端软件设计和接收端软件设计。
第751章为系统的仿真与调试,包括对系统硬件的调试和系统软件的调试。
第七章为本文的结论与展望,包括对本设计的结论,和对本设计的建议与展望。
第八章为致谢,主要是对指导老师的感谢以及给予我帮助的同学的感谢。
第九章为参考文献,包括论文撰写过程所参考的文献及资料。
2 设计要求与方案选择论证
2.1设计要求
(1)温度监测范围:室温~100℃;
(2)无线收发距离:100米以内;
(3)接收系统显示温度实际值;
(4)可以人工设定报警温度值;
(5)超过温度限定值时报警。
2.2 方案选择和论证
2.2.1 无线通信模块选择与论证
方案一:采用GSM模块进行通信,GSM模块需要借助移动卫星或者手机卡,虽说能够远距离传输,但是其成本较大,并且需要内置SIM卡,通信过程需要收费,后期成本较高。
方案二:采用NRF24L01无线射频模块进行通信,NRF24L01是一款高速低功耗的无线通信模块。他能传输上千米的距离,而且价格较便宜,采用SPI总线通信模式电路简单,操作方便。
方案三:采用TI公式CC2530无线通信模块,此模块采用Zigbee总线模式,传输速率可达250kbps,且内部集成高性能8051内核。
考虑到系统的稳定性和可靠性,我们采用方案三作为本系统的通信模块。
2.2.2 温度采集模块方案选择与论证
方案一:采用传统的热敏电阻作为温度传感器。用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压,利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性,采集这两个电阻变化的分压值,并进行A/D转换。此设计方案需要用到A/D转换电路,线路较复杂,硬件成本增加,而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的,测量误差较大。因此此方案不可行。
方案二:采用AD590作为温度传感器。AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源。AD590测量热力学温度,摄氏温度,两点温度差,多点最低温度,多点平均温度的具体电路,广泛应用与不同的温度控制场合,由于AD590精度高,价格低不需辅助电源,线性好,常用于测温和热电偶的冷端补偿。但其需要用到差分放大器放大和AD转换,需要原件较多。
方案三:采用DS18B20作为温度传感器。DS18B20的数字温度输出通过1-Wire总线,又称为“一线”总线,这种独特的方式可以使多个DS18B20方便地组建成传感器网络,为整个测量系统的建立和组合提供了更大的可能性。它在测温精度、转换时间、测数距离、分辨率等方面比其他温度传感器有了很大的进步,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。DS18B20直接输出数字温度值,不需要校正。考虑到成本和电路的复杂程度,我们采用方案三作为本系统的温度采集模块。
2.3 电路设计最终方案
由上述的方案最终确定本设计的方案为:发送端以CC2530作为核心板,采用先进的Zigbee无线通信技术作为无线通信方案,使用DS18B20作为温度传感器。接收端同样以CC2530作为核心板,采用Zigbee无线通信技术,并通过串口和PC端进行通信。PC端使用C#编程语言,在Visual Studio2012开发环境下编写上位机软件。本方案设计成本较低,功能丰富,性能稳定。
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