基于NRF905的无线温度监控系统设计与应用论文Word格式文档下载.docx
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电子信息工程
学生姓名:
丘华云
学号:
0901130434
指导教师:
纪元法
职称:
教授
题目类型:
理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发
2013年6月5日
摘要
在现代工业生产活动中,温度作为一种可以实际测量的重要参数,能起到对设备运行状态、生产环境等外界因素进行实时监控的作用,以保证整个生产活动高效开展,因此准确且实用的温度数据采集系统具有举足轻重的作用。
然而,生产环境的多变性、不确定性,导致许多工作场所不太方便布线,需要采用无线传输方式。
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该文主要介绍了由nRF905无线收发模块、12C5A08S2单片机、DHT11温湿度、MQ-3、MQ135传感器组成的无线温度测量系统。
该设计以射频收发芯片nRF905为核心,以模块搭建设计为指导思想,搭建无线温度测量系统,系统主要由数据采集模块和无线传输模块组成。
数据采集模块以传感器DHT11、MQ-3、MQ135检测温湿度、酒精浓度、空气质量,并将检测的参数简单处理后经过nRF905无线模块发送到接受接口。
无线数据传输模块通过nRF905芯片进行数据的收发处理,最后将采集到的数据通过电平转换芯片MAX232传到PC机。
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关键词:
无线传输;
数据采集;
nRF905;
Abstract
Activitiesinthemodernindustrialproduction,thetemperatureasanactualmeasurementoftheimportantparameters,canplaytheroleofthereal-timemonitoringofthedeviceoperationstatus,theproductionenvironment,andotherexternalfactors,inordertoensurethattheentireproductionactivitiesarecarriedoutefficiently,thereforeaccurateandpracticaltemperaturedataacquisitionsystemhasapivotalrole.However,thevariabilityoftheproductionenvironment,uncertainty,resultinginmanyworkplaceslessconvenientwiringrequirestheuseofwirelesstransmission.
ThispaperintroducesthenRF905wirelesstransceivermodule,12C5A08S2MCU,DHT11temperatureandhumidity,MQ-3,MQ135sensorwirelesstemperaturemeasurementsystem.ThedesignofRFtransceiverchipnRF905moduleconstructiondesignastheguidingideology,tobuildawirelesstemperaturemeasurementsystem,thesystemismainlycomposedofdataacquisitionmoduleandwirelesstransmissionmodule.DataacquisitionmoduletothesensorDHT11,MQ-3,theMQ135detectingtemperatureandhumidity,thealcoholconcentration,theairquality,andthedetectedparameterisasimpletreatmentafternRF905wirelessmoduleissenttothereceivinginterface.WirelessdatatransmissionmodulenRF905chiptransmitandreceivedata,atlast,thecollecteddatathroughthelevelconverterchipMAX232tothePC.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
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Keywords:
wirelesstransmission;
datacollection;
nRF905;
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引言
随着社会的进步和生产的需要,利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。
在工业现场,由于生产环境恶劣,工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常,就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内,这样就会产生数据传输问题。
由于厂房大、需要传输数据多,使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线,浪费资源,占用空间,可操作性差,出现错误换线困难。
而且,当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或无法铺设电缆时,数据甚至无法传输,此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。
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在农业生产上,不论是温室大棚的温度监测,还是粮仓的管理,传统上都是采取分区取样的人工方法,工作量大,可靠性差。
而且大棚和粮仓占地面积大,检测目标分散,测点较多,传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。
当前的科技水平下,无线通信技术的发展使得温度采集测量精确,简便易行。
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在日常生活中,随着人们生活水平的提高,居住条件也逐渐变得智能化。
如今很多家庭都会安装室内温度采集控制系统,其原理就是利用无线通信技术采集室内温度数据,并根据室内温度情况进行遥控通风等操作,自动调节室内温度湿度,可以更好地改善人们的居住环境。
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以上只是简单列举几个现实的例子,在现实生活中,这种无线温度采集系统已经被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域,而且类似于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。
凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。
为此,需要设计相应的接口系统,控制这些射频芯片工作,完成可靠稳定的无线数据通信,这样的研究也变得更加有意义了。
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目前,在工业数据采集应用领域,都采用无线方式进行远距离数据传输。
和传统的有线传输方式相比,无线传输网络具有巨大的优越性。
基于此,本文介绍一种基于通用低功耗单片机和多信道单片收发芯片nRF905的无线温度数据采集模块。
系统集成12C5A08S2单片机在低功耗应用方面的优势和nRF905特有的多频道支持及功耗低、易控制等优点,以及DHT11的单总线数据传送模式,特别适合于低功耗、小数据量的无线数据传输系统。
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无线测量的发展现状及发展趋势
数据采集技术是信息科学的重要组成部分,已广泛应用于工业等各个领域。
在数据传输方式上,目前数据采集系统基本上是使用有线方式进行数据的采集及传输,有线方式的数据传输速度快,可靠性高且运行稳定,能满足大多数情况的需要;
由于有线方式其应用受现场环境和应用对象的限制,无线传输方式成为现今数据采集的主要研究方向。
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无线单片技术利用射频方式进行非接触双向通信自动识别对象并获取相关数据,具有精度高﹑环境适应能力强﹑传输范围广﹑信息量大等优点。
近年来,无线单片技术已被广泛应用于工业自动化﹑商业自动化等众多领域。
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随着无线射频技术、微电子技术及集成电路技术的进步,无线通信的实现成本越来越低,传输速度越来越快,可靠性越来越高。
短距离无线通信技术是近年来的研究热点,短距离无线技术可以解决某些无法或不便布线的环境下的数据采集问题,以及解决有线网络带来的布线麻烦、不易维护等缺点,短距离无线技术可轻松实现多路数据采集。
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随着计算机技术的发展和集成电路技术在信号处理中的广泛应用,现代的测量系统在数字信号处理方面的能力也大大加强了,形成了数字化测量技术。
数字化测量就是借助于各种类型的传感器检测外部世界的各种信号,并转换成电信号,然后进行信号调理和A/D转换,使之转换成为能够在数字系统中进一步处理的数字信号。
具体来说,就是将温度、湿度、气体密度等物理信号转化为数字量。
目前,传感器正不断朝着多功能性和智能性方向发展。
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无线测量技术就是将集成测量技术与无线射频技术结合,测量温度、湿度等环境参数并利用无线技术进行数据传输。
目前,已经将传感器技术和新兴的无线通信技术相结合,力图通过数据传输的无线化来达到智能家居中布线不便时对室内生活环境指标数据的采集。
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随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术和信息技术的迅猛发展与提高,人们对所居住的环境提出了更高的要求,在这种形势下发展出了“智能家居”这一概念。
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目前,智能家居通常被定义为利用通信、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。
智能家居首先要实现对所有家电设备和家居环境的监视,满足家居网络与外界进行通信的要求,实现家庭的远程监控和信息的交换。
智能家居的最终目的就是满足人们对安全、舒适和方便的现代生活理念的追求。
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智能家居中,对当前环境状况的监测分析是首要的,无线数据采集系统即是针对智能家居中对室内生活环境指标如温度和湿度等进行采集分析的解决方案。
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近年来,智能控制技术已取得了突飞猛进的发展,并日益显示出其重要价值。
智能控制已成为多种学科的综合与集成,吸引了全球不同领域、不同学科的众多专家学者,进行着广泛的研究工作,并不断探索新的方法、新的理论和新的有效的实际应用。
人们正在努力使用智能控制技术进入工程化和实用化的阶段,智能控制已渐渐渗透到人们生产、生活的各个领域,成为人们生活的重要组成部分。
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随着科学技术的发展和社会的进步,电子技术、计算机技术等的革新,无线测量技术必定会广泛应用于各领域,智能控制必将迎来发展的新时期,智能控制的未来一定会更加美好。
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关于温度智能控制,现在已经有了许多新的器件和方法,并且有些已经运用到实际生活和生产当中,比如美国达拉斯公司生产的DHT11温度巡检器,采用单线总线结构,通过一根I/O线与主控CPU进行数据和命令的传送。
再如基于反射强度调制的光纤温度巡检系统,光纤传输距离可达1km以上,检测精度也可显著提高。
而更为先进的是,某些粮仓已经在尝试将有线控制变位无线控制,利用无线传感器来实现粮情检测和智能控制。
这些新器件新方法的应用,给温度智能控制带来了新的气息。
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1研究内容
本课题主要是进行基于无线传输模块的温度数据接受系统的设计,本系统由无线传输模块、单片机控制单元、显示模块、蜂鸣器报警模块和上位机远程监测五部分组成。
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本课题将新兴的无线通信技术和远程监控技术相结合,力图通过数据传输的无线化来达到智能家居、工业控制等领域中布线不便时对室内生活环境、工业测控现场温度等指标数据的采集。
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