射频无线收发芯片的温度检测系统设计
【摘 要】本文结合了大学所学的专业知识，设计了一款以NRF24L01射频无线收发芯片以及AT89C51单片机作为核心元件的温度检测系统，实现了预期所设定的各个指标。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，将检测过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现地淋漓尽致，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现，不但如此，电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的温度检测控制市场，能够大幅度降低目前温度检测系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 引言 1
（一） 温度检测系统的发展背景 1
（二） 智能温度检测系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 3
（三） NRF24L01射频无线通信集成芯片介绍 4
（四） DS18B20温度传感器介绍 4
（五） LCD1602型液晶屏介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 温度检测系统的系统原理框图设计 7
（二） 51单片机最小系统 7
1. 时钟电路 8
2. 复位电路 8
（三） NRF24L01射频无线通信集成芯片电路设计 8
（四） DS18B20温度传感器电路设计 9
（五） 液晶屏电路设计 10
（六） 报警电路设计 10
四、 软件系统设计 12
（一） 温度检测系统的软件工作流程设计 12
（二） NRF24L01射频无线通信模块驱动流程设计 13
（三） DS18B20温度传感器工作流程设计 14
（四） 液晶屏显示流程设计 15
1. 写指令流程 15
2. 写数据流程 15
总 结 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 22
附录三 实物图 23
附录四 程序 24 引言
温度检测系统的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，温度检测系统在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够辅助人们对工业活动过程中的温度、环境温度以及其他温度进行检测和过温报警，不仅如此它通常还是组成温度控制系统的一个重要部分。由于各种工业活动几乎都涉及到对温度的检测（如冶金过程中对金属溶液的温度测量、水房对温度的检测以及航空航天中对空间温度的实时检测等），因此它和国民的生产生活息息相关，温度检测系统的性能高低将影响着各类工业活动。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和温度传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能温度检测系统控制系统。所谓“温度检测系统控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合温度传感器、显示器、时间处理模块、报警模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现温度检测系统系统的自动控制特性。温度检测系统控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——温度传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将温度的快速检测通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现温度的检测输出。在温度传感器出现之前，温度的计量几乎无法实现，人们的很多对于温度计量的想法只能够停留在理论阶段或者只能依靠传统的温度计来实现。由于温度传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的温度检测系统系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的温度检测系统控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的温度检测系统控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型温度检测系统控制系统，并且将通过射频无线通信技术实现对温度数据的远程无线收发。
智能温度检测系统的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的温度检测系统系统进行研究，由于基本的温度检测功能已经实现了普及化，现在几乎任何一台和温度相关的工业仪器上都能够实现温度测量的功能，然而要实现更高精度、更高灵敏度的检测性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的温度检测处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的温度检测要求，尤其是在快速温度检测过程中更加适用；而国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手机中，将能够很大程度的节约手机电量开销。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统温度检测系统的发展基础上，设计出一款能够实现温度检测功能的智能温度检测控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在论文结构上，第一部分主要对温度检测系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二部分对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三部分将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四部分对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，并将实现下列指标和功能：
1、能够对环境温度进行实时快速检测；
2、检测到的温度能够通过无线方式向手持端发送；
3、手持端在接收到终端发来的温度数据后，立即显示温度；
4、手持端具有超温报警功能；
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。
目录
一、 引言 1
（一） 温度检测系统的发展背景 1
（二） 智能温度检测系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 3
（三） NRF24L01射频无线通信集成芯片介绍 4
（四） DS18B20温度传感器介绍 4
（五） LCD1602型液晶屏介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 温度检测系统的系统原理框图设计 7
（二） 51单片机最小系统 7
1. 时钟电路 8
2. 复位电路 8
（三） NRF24L01射频无线通信集成芯片电路设计 8
（四） DS18B20温度传感器电路设计 9
（五） 液晶屏电路设计 10
（六） 报警电路设计 10
四、 软件系统设计 12
（一） 温度检测系统的软件工作流程设计 12
（二） NRF24L01射频无线通信模块驱动流程设计 13
（三） DS18B20温度传感器工作流程设计 14
（四） 液晶屏显示流程设计 15
1. 写指令流程 15
2. 写数据流程 15
总 结 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 22
附录三 实物图 23
附录四 程序 24 引言
温度检测系统的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，温度检测系统在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够辅助人们对工业活动过程中的温度、环境温度以及其他温度进行检测和过温报警，不仅如此它通常还是组成温度控制系统的一个重要部分。由于各种工业活动几乎都涉及到对温度的检测（如冶金过程中对金属溶液的温度测量、水房对温度的检测以及航空航天中对空间温度的实时检测等），因此它和国民的生产生活息息相关，温度检测系统的性能高低将影响着各类工业活动。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和温度传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能温度检测系统控制系统。所谓“温度检测系统控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合温度传感器、显示器、时间处理模块、报警模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现温度检测系统系统的自动控制特性。温度检测系统控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——温度传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将温度的快速检测通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现温度的检测输出。在温度传感器出现之前，温度的计量几乎无法实现，人们的很多对于温度计量的想法只能够停留在理论阶段或者只能依靠传统的温度计来实现。由于温度传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的温度检测系统系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的温度检测系统控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的温度检测系统控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型温度检测系统控制系统，并且将通过射频无线通信技术实现对温度数据的远程无线收发。
智能温度检测系统的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的温度检测系统系统进行研究，由于基本的温度检测功能已经实现了普及化，现在几乎任何一台和温度相关的工业仪器上都能够实现温度测量的功能，然而要实现更高精度、更高灵敏度的检测性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的温度检测处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的温度检测要求，尤其是在快速温度检测过程中更加适用；而国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手机中，将能够很大程度的节约手机电量开销。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统温度检测系统的发展基础上，设计出一款能够实现温度检测功能的智能温度检测控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在论文结构上，第一部分主要对温度检测系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二部分对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三部分将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四部分对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，并将实现下列指标和功能：
1、能够对环境温度进行实时快速检测；
2、检测到的温度能够通过无线方式向手持端发送；
3、手持端在接收到终端发来的温度数据后，立即显示温度；
4、手持端具有超温报警功能；
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/981.html
