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摘 要

随着现代单片机技术的进一步发展，为了更加高效、便捷地进行环境温度检测，区别于传统的布线方式，本文介绍了一种由温度传感器DS18B20、报警器、单片机STC89C52和NRF24L01所构成的无线温度检测采集系统。系统利用STC89C52单片机作为核心芯片，采取温度传感器DS18B20进行温度的采集和数据的处理工作，借助nRF24L01来无线传输环境的温度。本文设计分为一主机和一从机，从机用于检测环境周围温度，主机显示当前检测到的环境温度数值。操作者可以通过使用按键来自定义报警上、下限的温度值，当温度超过所设定的上下限值时，接收端的单片机就启动报警系统，开始报警。系统的成本较低、结构简单、安全可靠、实时性好、功耗低、精度高，适合环境复杂，难以传统布线的温度采集环境，在军事、医疗、工业和生活等许多场合都有着广泛的应用面。

关键词：STC89C52单片机；LCD1602液晶显示屏；温度传感器；报警器

Abstract

With the further development of modern SCM technology, in order to detect the environment temperature more efficiently and conveniently, different from the traditional wiring mode, this paper introduces a wireless temperature detection and acquisition system composed of temperature sensor DS18B20, alarm, SCM STC89C52 and nRF24L01. The system uses STC89C52 microcontroller as the core chip, adopts temperature sensor DS18B20 to collect temperature and process data, and uses nRF24L01 to transmit environment temperature wirelessly. In this paper, the design is divided into a host and a slave. The host displays the current detected ambient temperature value, and the slave is used to detect the ambient temperature. The operator can use the button to define the upper and lower limits of the alarm temperature. When the temperature exceeds the set upper and lower limits, the MCU at the receiving end will start the alarm system and start the alarm. The system is low cost, simple structure, safe and reliable, good real-time, low power consumption, high precision, suitable for complex environment, difficult to traditional wiring temperature acquisition environment, has a wide range of applications in military, medical, industrial and life and many other occasions.

Keywords：STC89C52 microcontroller; LCD1602 LCD; Temperature sensor; alarm

目录

基于单片机的无线温度采集系统设计与实现 I

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 现阶段无线温度检测系统存在的问题 2

1.4 课题任务要求 2

1.5 本文章节安排 2

第二章 系统设计方案 4

第三章 系统电路设计 5

3.1 STC89C52单片机 5

3.2 NRF24L01无线射频模块 5

3.3 DS18B20温度传感器 6

3.4无线收发模块 6

3.5 显示模块 6

3.6 报警电路 7

3.7 按键控制电路 8

3.8 电源模块 8

第四章 系统软件设计 10

4.1软件设计思路 10

4.2主机部分 10

4.3从机部分 10

4.4 子程序设计 11

4.4.1 温度检测模块软件部分 11

4.4.2 主机模块软件部分 12

4.4.3 从机模块软件部分 13

第五章 硬件功能实现 15

5.1 系统调试 15

5.2 调试结果 15

第六章 总结 18

致谢 19

参考文献 20

附 录 21

第一章 引言

1.1 课题研究背景与意义

温度与我们的日常生活息息相关，从两千年前的汉代开始，先辈们就付出了巨大的努力来进行温度检测，并且将温度传感器开始投入使用。直至当今的时代背景之下，温度都还在工、农业、医学等多个领域扮演者举足轻重的角色，时光飞逝，随着时代的要求不断变化，电子技术的日益成熟，温度采集系统的用武之地也越来越广泛了起来，准确、便捷地测量环境温度已经成为了一项非常重要的课题。

温度检测在工业生产和日常生活中非常重要。尤其随着社会经济的快速发展，在生产过程中经常使用一些大型高压电气设备，这些设备的温度要求非常严格，需对实时监控。传统的基于有线通信的系统，需要耗费大量的人力、物力来铺设线路、施工量大，安装周期长，且线路还会因种种原因损坏，严重影响系统正常运行。基于此，以单片机为控制核心，开发分布式无线温度采集系统。从机利用温度传感器检测现场环境温度，同时将检测到的温度通过无限发送模块传送到主机，主机将接收到的温度信息进行显示，如超出设定的阈值，系统可以通过声光等手段进行报警。这种方案以无线传输方式代替有线通信方式，避免了有线传输的种种缺陷，节约了成本。在日常的工业生产中，有着各种各样的生产环境，并不是所有的工作人员都能在现场长时间地观测设备的运行状态是否正常，此时我们就需要将采集到的数据转移到环境相对好一些的操控室中，而这样的话，数据传输也存在着一定的问题，空间较大，传输数据过多，在运用有线的数据传输方式时，会使用到很多、很长的数据线，带来了不必要的麻烦，占用了大量空间的同时还可能导致错误换线的问题，此时就需要用到温度无线采集传输系统。而在农业的生产过程中，用人工的方法进行温度采集，工作量又大，可靠性又差，无论是粮仓或是大棚，需要采集的占地面积都过于庞大，监测点被分散，传统的温度检测方式已然被悄悄淘汰。同样地，在日常的生活里，随着科技技术的进步发展，当下许多的家庭已经将温度检测系统安装在家中，同时根据家中的温度状况自动调节各个电气设备的运行，如通风、空调等，进一步改善了居住环境。

总而言之，无线温度采集系统解决了许许多多因为布线而产生的问题，具有着安全可靠，稳定性好的特点，已经是传统的方法无法比拟的了，相较而言，无线温度采集更能满足工业、农业的生产需求，对其的研究也变得更具意义。

1.2 国内外研究现状

随着科技的进步，温度传感器技术也逐渐应用到半导体技术中，半导体热电偶温度传感器技术也由此而生。我们现在所使用的温度传感器，是德国物理学家西门子所发明的电阻温度传感器。在现代技术中，光纤技术有着巨大的优势，因此，光纤传感也有良好的发展前景，同样的，其他的温度传感器也有相当广阔的应用前景。

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