在現(xiàn)代社會中溫度在航空航天,、工業(yè)自動化、家用電器,、環(huán)境保護和安全生產(chǎn)等方面都是最基本的監(jiān)測參數(shù)之一,，但是在某些環(huán)境下溫度檢測比較危險。因而需要一個智能檢測的監(jiān)測系統(tǒng)來代替危險的工作,，本文設(shè)計的系統(tǒng)就可以很好的解決此問題,，不僅可以實時的對溫度進行遠程檢測監(jiān)控，還可以在十分惡劣的環(huán)境下工作,，測量結(jié)果精度高,，并且對所測數(shù)據(jù)可以直接通過無線模塊發(fā)送出去，在接收方利用無線接收設(shè)備接收實時的數(shù)據(jù),；同時加報警裝置,，在溫度不正常時給予提醒 ,從而將損失減少到最低。
1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由單片機,、溫度傳感器,、串口通信模塊和無線傳輸模塊等幾部分組成。測溫系統(tǒng)將測得的溫度通過單片機在數(shù)碼管上實時顯示,，同時,，通過串口通信部分和無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該設(shè)計以Atmel公司生產(chǎn)的單片機AT89C51為核心,，以數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為溫度采集,，以SRWF-1無線模塊作為無線數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)成整體系統(tǒng),。
1.1 單片機系統(tǒng)
系統(tǒng)采用AT89C51作為核心控制,，配備4位共陰極數(shù)碼管顯示電路。AT89C51是Atmel公司推出的一種低功耗,、高性能CMOS 8位微處理器,，具有8 KB系統(tǒng)可編程FLASH存儲器；256 B RAM;32個I/O引腳,，分為4個8位控制端口,；看門狗定時器；2個數(shù)據(jù)指針,；3個16位定時器/計數(shù)器,；兩級中斷優(yōu)先等級；可編程全雙工串行傳輸端口,；片內(nèi)晶振及時鐘電路,；8個中斷源。數(shù)碼顯示采用Ytt-410391K四位7段8線數(shù)碼管,，作為溫度顯示部分,，并用最末一位顯示小數(shù)。
1.2 數(shù)字溫度傳感器DS18B20
DS18B20是美國Dallas公司生產(chǎn)的一款可編程1-Wire數(shù)字溫度計,。具有精度高,，全數(shù)字化，連線少等諸多優(yōu)點,。其可直接將采集到的溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,，通過單條數(shù)據(jù)線串行發(fā)送出去，只要嚴(yán)格遵循規(guī)定時序邏輯和脈沖間隔,，就能舍去同步時鐘信號線,，做到通信期間引腳最少化，達到溫度采集目的,。
1.2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部管腳
數(shù)字式溫度傳感器DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示,，其主要由四部分組成：64位ROM和單總線接口、溫度傳感器,、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,、配置寄存器。
DS18B20 64位閃存ROM的開始8位是產(chǎn)品類型的編號,，接著的48位為每個器件的惟一序號,，最后8位是CRC校驗碼,。用于存儲用戶設(shè)定溫度上下限值的非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL,使用時可通過軟件寫入、設(shè)定報警上下限值,。DS18B20內(nèi)部配有一個電可擦除的E2PROM,用于存儲TH、TL值,，用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)化分辨率,。工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)精度的溫度值。
DS18B20具有三引腳To-92小體積封裝形式,，如圖3所示,；溫度測量范圍為-55~+125℃，其工作電源既可在遠端引入,，也可使用寄生電源方式產(chǎn)生,；CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，由于其占用微處理器的端口較少,，因此可節(jié)省大量的引線和邏輯電路,。
DSB18B20各引腳介紹如下：GND為地；DQ為數(shù)據(jù)輸入/輸出端,；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）,；NC為SOIC封裝的，NC為空引腳,。
1.2.2 工作原理
DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號f0,而高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)化成頻率信號f.當(dāng)計數(shù)器打開時,，DS 18B20則對f0計數(shù)，計數(shù)器開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定,。芯片內(nèi)部還有斜率累加器,，可對頻率的非線性給予補償。其測量的結(jié)果將暫存在溫度寄存器中,，可使單片機方便的將溫度讀出,。
DS18B20的核心是一個直接的數(shù)字化溫度傳感器，可將溫度值按9 b,10 b,11 b,12 b分辨率進行量化,，默認(rèn)分辨率為12 b,對應(yīng)的溫度最小增量分別為0.5℃,，0.25℃，0.125℃和0.062 5℃,。當(dāng)主機向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)化命令后,，開始溫度轉(zhuǎn)換，檢測的溫度結(jié)果將存放在兩個字節(jié)中,，最低位LSB在前,，最高位MSB為符號位。其數(shù)據(jù)格式如下：
其中,，高位字節(jié)MSB的高5位為溫度的符號位,，當(dāng)溫度為正時,，該5位為0,溫度為負(fù)時，統(tǒng)一為1.高位字節(jié)MSB的低3位和低位字節(jié)LSB的高4位共同組成溫度值的整數(shù)部分,，低位字節(jié)LSB的低4位為小數(shù)位,，采用二進制補碼方式存儲溫度數(shù)據(jù)。例如,，當(dāng)溫度為+125℃時,，輸出溫度為07D0h;當(dāng)溫度為+85℃時，輸出溫度為0550h;當(dāng)溫度為+25.062 5℃時,，輸出溫度為0191h;當(dāng)溫度為-10.125℃時,，輸出溫度為FF5Eh;當(dāng)溫度為-55℃時，輸出溫度為FC90h.
1.2.3 硬件設(shè)計
將DS18B20的數(shù)據(jù)輸入/輸出端與單片機AT89C51的P3.7端口相連,，并將溫度值通過P1端口顯示出來,。硬件原理圖如圖4所示。
1.3 SRWF-1型無線數(shù)據(jù)模塊
SRWF-1型微功率無線數(shù)傳模塊是上海桑銳電子科技有限公司自主開發(fā)的智能型產(chǎn)品,，該產(chǎn)品支持1 200 b/s,2 400 b/s,4 800 b/s,9 600 b/s,19 200 b/s等多種接口波特率,，也可根據(jù)需要提供其他非標(biāo)準(zhǔn)接口波特率。
SRWF-1型微功率無線數(shù)傳模塊具有最大10 dBm的微發(fā)射功率,；可提供多種載頻頻率,；高抗干擾能力和低誤碼率，在視距下,，可靠傳輸距離大于300 m;支持多信道,，可以根據(jù)需要擴展到16/32信道；雙串口,，三種接口方式,；智能的數(shù)據(jù)控制，無需編制多余程序,，較大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),，可一次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)；兩種接口收發(fā)等待時間,，既能用于高速設(shè)備也可適用低速系統(tǒng),；看門狗實時監(jiān)控，使設(shè)備永不死機,。
1.3.1 外形尺寸結(jié)構(gòu)圖
SRWF-1的外形結(jié)構(gòu)如圖5所示,。
1.3.2 接口定義
SRWF-1提供1個9針的連接器（CON1），其定義基于終端的連接方法如表1所示,。
1.3.3 接口參數(shù)
SRWF-1的左下角有一組5位的短路跳線（J1）,，分別定義為ABCDE,設(shè)跳線開路（不插短路器）為狀態(tài)0,跳線短路（插入短路器）為狀態(tài)1.其配置方法為：
（1）信道頻率
J1的ABC三位跳線提供8種選擇,，可通過設(shè)置ABC的短接狀態(tài)確定使用0~7號信道,，只要在通信網(wǎng)中,，ABC的跳線方式相同，就可以相互通信,，其對應(yīng)的頻道如表2所示,。
（2）接口方式選擇
SRWF-1提供兩個串口,，COM1（CON1的Pin3,Pin4）固定為TTL電平的UART串行口,；COM2（CON1的Pin6,Pin7）可通過J1的D位來選擇接口方式：
D=1（不接短路器）
COM2=RS 485,RS 485的A/B口
D=0（接短路器）
COM2=RS 232,RS 232的TXD/RXD
J1的E位是用來選擇校驗方式的：
E=0（不插短路器）8E1/801 帶一位校驗位
E=1（插短路器）8N1 不帶校驗位
（3）波特率設(shè)定
SRWF-1模塊提供1 200/2 400/4 800/9 600 b/s等接口波特率,，波特率的設(shè)定可通過改變模塊反面的焊盤跳線（J2~J4）的狀態(tài)來確定,。假設(shè)焊盤斷開為0,短路為1,焊盤跳線J4~J2的狀態(tài)和波特率對應(yīng)關(guān)系如表3所示,。
?。?）接口方式選擇
本設(shè)計與單片機串口相連，采用標(biāo)準(zhǔn)RS232接口方式連接,，將短路跳線D短接,，其示意圖如圖6所示。其他引腳可懸空不接,，以免引入干擾,。
選取3號信道，將短路跳線B,C短接,，信號發(fā)送和接收頻率為431.4588MHz,將兩個SRWF-1模塊均選取此設(shè)置,，則兩個無線模塊即可相互通信。
根據(jù)本設(shè)計的需要,，將SRWF-1的焊盤跳線J3,J2短接,，從而得到波特率為9 600 b/s.
2 軟件設(shè)計
2.1 程序流程圖
系統(tǒng)的程序流程圖如圖7所示。
2.2 部分程序
DS18B20初始化程序：
3 結(jié)語
單片微型計算機是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的,，由于它具有體積小,、功能強、性價比高等特點,，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表,、家用電器、節(jié)能裝置,、軍事裝備,、機器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域,，使產(chǎn)品小型化,、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量,，又降低了成本,，簡化了設(shè)計,。
DS18B20以其簡單、精度高,、測溫范圍廣而被廣泛應(yīng)用,；8051單片機以其抗干擾強、可靠性強,、容易上手等優(yōu)點而廣泛使用,；加上SRWF-1的使用，使系統(tǒng)在溫度采集過程中,，可通過無線發(fā)送數(shù)據(jù),，方便使用，減少工作量,。