李娟娟，王海龙，贾鹏兴汽车香水座
（吕梁学院物理系，山西吕梁033000）
排气歧管摘要：无线温度监测技术在环境保护、科学研究和现代工农业领域有着广泛的应用。针对某些特殊的测温环境，比如森林、油罐等，设计了一款无线温度监测装置，能够实时检测两路温度并无线传送到接收端显示。系统主要选用STC89C52单片机作为处理器、DS18B20作为温度传感器、nRF2401作为射频无线收发芯片、LCD1602作为液晶显示器。DS18B20采集节点温度，STC89C52处理温度数据后使用nRF2401无线发送，接收端接收数据并由LCD1602进行显示。该系统具有两路温度实时检测、操作简便、准确度高、价格便宜等特点。
关键词：温度传感器；STC89C52单片机；nRF2401射频收发芯片；LCD1602显示屏
中图分类号：TP212.9文献标识码：A文章编号：1673-1131（2016）12-0096-02
Wireless Temperature Monitoring Device design based on MCU
Li Juanjuan,Wang Hailong,JiaPengxing
(Dept.of Physics of Lvliang college,Shanxi Lvliang,033000)
Abstract：Wireless temperature monitoring technology has been widely used in the field of environmental protection,scientific research,modern industrial and agricultural.In view of some special environment,such as forest,oil tank,designed a wireless temperature monitoring device which can detect two ways temperaturereal-timely and transmit data to the receiver.Designation chooses STC89C52single chip as processor,DS18B20as temperature sensor,nRF2401as wireless transceiver chip,LCD1602 as display.DS18B20collects temperature of node A and B;nRF2401wireless transmits data to receiver after STC89C52pro-cesses and LCD1602displays the detected temperature.The system has the characteristics of real-time detection,simple oper-ation,high accuracy and low cost.
电机转速传感器
Key words：Temperature sensor;STC89C52single-chip microcomputer;nRF2401wireless transceiver chip;1602display
0引言
在工业环境中，由于生产环境恶劣、厂房面积大、布线困难等原因造成温度测量难度大、可靠性差；在农业生产上，大棚和粮库占地广、检测目标分散、探测节点多，传统的现场温度测量系统已经不能
满足需要；在日常生活中，室内温度采集控制系统采用无线温度监测技术采集室内外的温湿度数据，自动调节室内温湿度，改善人们的居住环境。
本文设计了一款无线温度监测装置，能够实时检测两路温度并无线传送到接收端显示[1]。温度传感器DS18B20采集节点温度，单片机STC89C52处理温度数据后使用射频收发芯片nRF2401无线发送数据给接收端，最终由显示器LCD1602显示测量温度值。该系统具有两路温度实时检测、操作简便、准确度高、价格便宜等特点。
1无线温度监测装置的设计方案
无线温度监测装置的设计方案使用的主要器件有STC89C52单片机、DS18B20温度传感器、nRF2401射频无线收发芯片、LCD1602显示器等。
设计制作2个探测节点A1和A2，探测节点能探测其环境温度，温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于1℃；制作1个监测终端，用外接单电源供电。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能同时显示两个探测节点编号及其探测到的环境温度。
设计主要分为硬件设计和软件设计，硬件设计主要是根据要实现的各种功能把其分为几个模块，分别为单片机模块、温度传感模块、无线收发模块、液晶显示模块。系统原理框图如1 所示。
图1无线温度监测装置的设计原理图
1.1硬件设计方案
1.1.1STC89C52单片机模块
STC89C52在无线温度监测模拟装置设计中作为主要
控制芯片，在监测端和接收端处理温度数据。通过对单片
机的设置，能很好地与各模块连接，起到连接与控制的作
用[2]。
1.1.2DS18B20温度传感模块
DS18B20是DALLAS公司推出的温度传感器，电压范围
3.0～5.5V，温度范围-55℃～+125℃，分辨率0.0625℃。
DS18B20的工作过程分为两个过程，一个过程是是对所要监
测的环境温度的采集，另一个过程是对采集到的温度数据进
行处理[3]。
1.1.3nRF2401无线收发模块
无线收发芯片nRF2401工作在2.4GHz～2.5GHz ISM
频段，低功耗、高准确度。nRF2401采用了SPI电路，使电路
更加简洁。无线收发芯片nRF2401工作模式有收发、配置、
空闲和关机四种模式，主要实现数据从监测端到接收端的无
尼龙螺杆线传输[4]。
2016
（Sum.No168）信息通信
INFORMATION&COMMUNICATIONS
2016年第12期（总第168期）
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1.1.4LCD1602显示
LCD1602采用标准16脚背光接口。P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O 口。液晶显示主要与单片机的P0口相连输出指令字节，验证时要求外接上拉电阻。
1.2软件设计方案
发送端主要完成数据采集和发送工作，首先将无线收发
模块的工作模式配置为发送模式，然后对温度传感器DS18B20进行复位、发送指令、温度转换、读取温度、温度显示等操作，最后数据经过nRF2401发送。该模拟装置发送部分的具体流程图如下图，图2
所示：
图2监测端软件流程图
接收端主要完成的操作数据接收和显示工作，首先将无线收发模块的工作模式配置为接收模式，然后对液晶显示器进行复位、读取温度、温度显示等操作，最后可将数据传送给PC 机后续处理，接收端软件流程图如下图，图3
所示：
图3接收端软件流程图
2无线温度监测装置的仿真
用protel 软件画原理图，包括单片STC89C52，温度采集模块DS18B20，无线收发模块nRF2401，供电模块和显示模块LCD1602，还有各个模块之间的连接电路；用protel 软件制作PCB 图，并对系统电路图进行仿真。仿真结果：通过串口通信仿真，先将采集温度的HEX 文件烧写进单片机，在protues 软件中运行，通过设置节点温度值进行仿真，观察LCD 显示器的温度数值。
3无线温度监测装置的测试
对制作的实物进行系统测试，测试显示温度数据准确性和误差。测试方式是：用吹风机使DS18B20表面的温度升高，核反应堆的慢化剂
观察接收端显示数字是否发生变化。测试结果显示监测到的
温度值随着DS18B20表面温度升高而增大，误差范围在1℃之内。
本次无线温度监测模拟装置的设计硬件有两部分，探测节点部分和终端监测部分。对单节点温度进行监测，测试结果如图4所示；同时对两个节点进行监测，测试结果如图5
所示。
图4
单节点温度监测图
图5双节点温度监测图
加密存储4结语
文中设计了基于单片机的无线温度监测装置，使用高精度的温度传感器、无线收发模块、单片机处理器。用protel99SE 软件绘制电路原理图，制作PCB 板，到实物的焊接，完成了系统软件和实物的仿真测试，证明系统实现了双节点温度无线监测的功能。参考文献：
[1]尚德斌，王思博，吴欢.无线传感器网络关键技术[J ].通讯世
界.2016(18).[2]
郭志冬，张益瑞.基于单片机的温室温度采集系统[J ].科技信息.2011(22)
[3]李佩，张红，李新娥.无线温度采集系统实现分析[J ].数字技
术与应用.2012(1).[4]
张崇，于晓琳，刘建平.单片2.4GHz 无线收发一体芯片nRF2401及其应用[J ].国外电子元器件.2004(6).
基金项目：吕梁学院校内青年基金，项目编号：ZRQN201516，项目名称：分布式温度传感器集成测量系统的研究，负责人：李娟娟。
作者简介：李娟娟（1987-），女，山西省吕梁市人，助教，硕士，主要研究方向为RFID 网络、无线传感器网络。
信息通信
李娟娟：无线温度监测装置的设计
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