基于ATmega16單片機和nRF905的無線溫度監測裝置設計

李紅衛+張寬+賀成彬

摘 要：為了方便，可靠，實時的對現場溫度進行監測，設計了一種基于ATmega16單片機和nRF905的無線溫度監測裝置。裝置分為監測端和顯示端，監測端采用單總線溫度數字傳感器DS18B20進行準確測溫，測量值通過nRF905發送給顯示端。顯示端顯示溫度值和編號，并可發出聲光報警。整個裝置設計簡單，實用，可以在各種復雜的工業現場準確的進行數據采集和顯示。

關鍵詞：ATmega16單片機；nRF905；溫度監測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.050

0 引言

環境的溫度檢測在水泥，通等行業有著重要意義，傳統的溫度測量大多采用有線傳輸，這種方式增加了項目成本和施工難度，無線傳輸是通過空氣來發送和接收數據，不存在上述問題。本裝置的溫度監測方案是以ATmega16為核心，將測量出的溫度值通過nRF905發送，顯示端顯示溫度值。利用nRF905無線收發模塊可以方便的組建溫度監測網絡，實現多點溫度的測量。

1 監測系統的硬件設計

（1）系統的總體方案。監測系統主要包括六大模塊：單片機控制模塊，nRF905無線收發模塊，測溫模塊，數據顯示模塊，電源模塊，聲光報警模塊。如圖1所示。

（2）電源模塊。本系統需要用到5V電壓，可以通過LM7805穩壓得到，如圖2所示。對于發送端可以采用9V電池供電，而接收端存在數據顯示和聲光報警模塊，可以采用9V的開關電源。

（3）單片機控制模塊。本系統采用的高性能，低功耗的8位ATmega16單片機作為主控芯片，具有512字節的EEPROM，1K字節的SRAM。內含的16K字節的閃存程序存儲器，可重復擦寫至少1000次。同時具有8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC。其次其具有睡眠模式，空閑模式，掉電模式和省電模式。

（4）nRF905無線收發模塊。nRF905無線收發芯片是由挪威NORDIC公司推出的低于1GHZ的單片射頻收發器，工作電壓為1.9～3.6V，待機模式下電流僅為12.5μA。 32腳的QFN封裝，可以工作于433/868/915MHZ三個ISM頻段。采用高效的GPSK調制方式，，更適合在復雜的工業現場工作。可直接與單片機的SPI接口連接使用，編程十分方便。

（5）測溫模塊。本裝置的測溫模塊采用的是單總線技術的數字溫度傳感器DS18B20，無需外加AD轉換電路就可以將溫度值轉換成數字信號，只需要一根線即可實現與單片機的雙向通訊。其 溫度測量范圍為-55℃～125℃，測溫的分辨率為0.0625℃。

2 監測系統的軟件設計

（1）nRF905的數據發送和接受過程。當單片機讀取到溫度數據后，通過SPI接口，將數據傳遞給nRF905 ，單片機置高TRX_CE和TX_EN引腳來激發nRF905的ShockBurstTM發送模式。當檢測到AUTO_RETRUN引腳為高電平，nRF905將不斷重發數據，如果TRX_CE引腳變成低電平，表明nRF905發送過程結束，將自動進入空閑模式。單片機將TRX_CE引腳設為高電平，TX_EN引腳設為低電平，保持650us后，nRF905進入ShockBurstTM接受模式，如果CD引腳被置為高電平，表明nRF905監測到了和接收頻率相同的載波，此后如果AM引腳也被置高，表明接收到了有效地址。nRF905將自動移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把數據準備好引腳DR置高。單片機將TRX_CE引腳置為低電平，然后讀取接收到的溫度值。最后將AM和DR引腳置為低電平，以便nRF905進入ShockBurstTM接收模式。具體流程圖如圖2所示。

3 結束語

本裝置用到了4個DS18B20，首先將各個DS18B20編號，然后放到一個25℃的恒溫箱中，然后用手按住第一個DS18B20，幾秒鐘后，第一個DS18B20的溫度為32.5℃，明顯高于其他三個。并以此類推，分別得到用手按的溫度是32.8℃，32.3℃和32.1℃。實際運行時，監測端可準確的測量溫度并將數據發送出去，顯示端可以正確的顯示編號和溫度值。在空曠區域有效距離可達200m，在有墻壁阻礙的建筑物內，有效距離為50m左右。

參考文獻：

[1]趙麗娟，邵欣，房世平.基于單片機的溫度監控系統的設計與實現[J].機械制造，2006（01）.

[2]張軍.AVR單片機應用系統開發典型實例[M].北京：國電力出版社，2005.

作者簡介：李紅衛（1988-），男，山東萊蕪人，主要從事：PLC單片機的設計開發。endprint