一種基于無線射頻通信的溫度檢測系統設計

顧建凱++華彤天

摘 要 本文設計了一種基于射頻傳感器nRF905無線通信的溫度檢測系統，該系統以單片機為下位機結合溫度傳感器進行相應環境溫度檢測，無線射頻通信實現現場檢測處數據無線傳輸給控制室；上位機VB編寫的軟件界面實時地顯示當下溫度，并且各間隔時間點的溫度在VB軟件界面上以曲線形式進行顯示并且以EXECL表格的形式進行相關記錄存儲。

【關鍵詞】溫度檢測 單片機 nRF905無線通信 VB軟件界面

有些環境在進行溫度實時檢測時，檢測人員需要遠離實際作業現場并且能夠實時在電腦前面進行相關作業控制，于是在進行溫度檢測時就涉及到無線通信以及能夠將溫度信息及時地顯示于電腦上的控制要求，本系統也本著這一實際現場需求進行相應系統功能設計實現。

1 控制系統整體框架設計

該溫度檢測系統整體的框架設計以基于單片機與溫度傳感器DS18B20溫度檢測模塊為下位機進行現場多個溫度采集點的溫度實時采集，以VB編程軟件編寫的軟件界面為上位機進行溫度實時顯示以及相應溫度信息記錄，上下位機的數據傳輸通過nRF905無線射頻模塊以及串口通信模塊進行實現。多個采集點的設計可以滿足現場環境溫度采集點多處的需求。具體控制系統的框架結構如圖1所示。

2 下位機部分設計

2.1 下位機硬件設計

硬件電路圖根據設計需要分為溫度檢測與發送單元，該單位包括的元器件有單片機芯片、溫度傳感器DS18B20、Nrf905無線射頻模塊；溫度接收單元包括的元器件有單片機芯片、Nrf905無線射頻模塊、串口通信接口。其中nRF905模塊的用電制式為DC3.3V，所以使用了芯片ams117-3.3進行對應的電源轉換。

2.2 下位機軟件設計

整體程序框架設計為：其中單片機一用于控制DS18B20的溫度檢測以及通過nRF905射頻模塊將檢測到的各檢測處溫度數據發送出去，單片機二通過nRF905進行數據溫度接收并且通過串口將溫度數據傳入上位機。

在nrf905無線通信數據傳輸中，數據必須有其規定的通信協議才可降低傳輸中的誤碼率。本系統采用的數據包格式由數據序列號、目標地址、源地址、所發數據長度、數據正文、奇偶校驗碼組成。在接收端收到一個數據包后，向發送端發送確認信號，并且通過校驗碼對所收到數據進行校驗，如果檢驗無誤將相應的數據包通過串行通信口傳入上位機進行溫度信息顯示以及存儲。

3 上位機部分設計實現

采用Visual Basic（VB）作為上位機界面開發與單片機串口通信實現較為成熟，為系統的開發帶來了一定的便利。上位機不僅可以進行實時溫度的數據顯示和實時溫度信息曲線顯示，同時可以將一定時間間隔的溫度信息自動的存入于EXECL表格中。

上位機VB軟件設計界面可以通過串口從下位機進行溫度數據采集，并且可以進行一定時間段的溫度數據點存入EXECL表格中的自動存儲，同時該時間段可以進行選擇1小時，2小時，3小時。軟件程序設計框架如圖2所示。

4 實驗結果

根據對應的實物制作，可以達到預期的設計目標，并且通過對某試驗檢測點的溫度進行為期一天的檢測，最終在VB界面中所得節點溫度曲線如圖3所示。

4 總結

本文首先以現場的溫度檢測需求為入手，設計了以nRF905無線通信和串口通信實現了上位機無線監測現場環境溫度的需求，根據所提出設計思想進行了對應的實物實驗，根據實驗良好結果得出該設計的合理性。

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作者單位

南京鐵道職業技術學院機車車輛學院 江蘇省南京市 210000