小型无线无源温度传感系统设计(附件)【字数：5121】
日期 2020年4月1日 本文设计了一种新型的无线无源温度传感系统，即使在环境恶劣、不易检测的地方，它也能做到对目标的实时准确的监测，防止事故的发生，并且它能做到无源工作，这使得它的工作更加方便安全。检测部分硬件电路主要包括MSP430单片机、温度传感器和无线发送模块，主体部分硬件电路主要包括STM32单片机、显示模块和无线接收模块等。通过检测部分将检测到的温度信息传递给主体部分来完成整个系统对温度的检测。
目 录
引言 3
一、绪论 4
（一）课题背景及意义 4
（二）国内外研究现状及趋势 4
二、系统的总体方案设计 4
（一）系统的总体设计方案 4
（二）单片机 5
（三）温度检测 5
（四）无线模块 5
三、系统硬件设计 5
（一）STM32单片机 5
（二）温度模块 6
（三）电源模块 7
（四）无线模块 7
（五）按键电路 8
（六）显示电路 8
（七）供电电路 9
四、系统软件设计 10
（一）软件设计总体框图 10
（二）主程序设计 10
（三）温度采集子程序设计 11
（四）数据显示子程序 12
五、系统调试 13
结 论 15
参考文献 16
致 谢 18
附录程序 19
引言
随着科技的快速发展，人们在享受电力带来的方便的同时往往会有安全隐患。本文针对工作中负载较大或者电流较大时，使得电线接口部分温度过高，从而引起设备故障，严重时甚至会导致火灾。为避免这一情况的发生，本文设计了小型无线无源温度传感器，目的是为了在各种条件下实现对温度的精确检测，从而避免事故的发生。
一、绪论
（一）课题背景及意义
在工业生产中，尤其是在电力行业中，往往会存在着这样的问题：由于工作负载较大或者电流过大，使得电线 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
接头处的温度过高从而导致机器故障甚至是发生火灾事故。由此可见，对于温度的实时监测是十分有必要的。然而，在一些恶劣的环境下，受到气候和地点的影响，我们可能无法对目标进行实时有效的检测。
本文设计的新型的超小型无线无源温度传感系统，很好地解决了这一问题，该系统的无线测温和无源工作技术，使得它即使在这种环境恶劣、不易测量的地方也能做到实时在线监测，且安全稳定、数据准确，能有效地帮助技术人员排除掉潜在的隐患，以防事故的发生。
（二）国内外研究现状及趋势
经过一系列政策支持，我国对于温度传感器的研究已经有了一定的基础，同时借助于科技的不断发展，我们在对温度传感器的创新和自主研发方面也有了一定成果。但由于起步较晚，我们对这方面相关技术的研究仍处于起步阶段，要赶上国外顶尖的技术还有很长的路要走。
相较于国内，国外对于温度传感技术的研究已达到了十分高的程度。在国外市场上，温度传感器种类繁多，能应用于各种各样的行业中，适用于精度高、测量困难的场合。特别是达拉斯公司生产的ds18b20温度传感器，是目前非常先进的温度传感器，广泛应用于各个行业。结构简单、准确、可靠、抗干扰能力强，体积小等优点，在技术方面已经走到了很高的地步。
随着技术的不断发展，以及生产生活中对温度测量要求更高，我想未来的温度传感器会向着体积更小，精度更高，并且能够做到远程传输和能自供电的方向发展。
二、系统的总体方案设计
（一）系统的总体设计方案
整个系统主要由两部分组成。温度检测部分和身体部分。测量主要由MSP430宏机、无线模块和温度采集模块组成，主体部分主要由STM32单片机、无线模块、显示模块、存储模块、LED指示灯电路组成。系统总体框图如下图2.1所示。
图2.1系统总体框图
（二）单片机
对于微处理器的选择是非常重要的，微处理器不仅要满足设计的要求，也要考虑到它的成本。采用MSP430单片机，MSP430是一款性能极强的单片机，它最主要的特点就是功耗特别低，运算速度快，并且片内资源丰富，集成了SPI、AD转换电路、RC振荡电路等，这为我们提供了极大的方便。
（三）温度检测
测量热敏电阻温度的原理是利用电阻随温度变化的特性。使用NTC热敏电阻，我们可以使用更小尺寸的半导体元器件，并且，它的灵敏度非常高，价格更加便宜。
（四）无线模块
无线传输模块采用CC1101无线模块，CC1101是一款高集成度、超低功耗的无线模块，其有效频率为300348MHz，400644MHz，800928MHz，工作电压为3.6V，通信距离较远为300~500米左右，可通过4线SPI接口与单片机通信。
三、系统硬件设计
（一）STM32单片机
主体部分的微处理器选用的是STM32F103系列单片机，它是由ST公司推出的一款高性价比的32位微处理器，它是基于ARM CortexM内核，且具有成本低、性能优秀、功耗低、集成度高等众多优点。该芯片可以满足系统设计的所有需求，并且许多IO口被引出，方便让用户利用。它强大的功能，让它在单片机这一行业中赫赫有名。
/
图3.1 STM32F103VCT6引脚图
该部分选取的是STM32F103VCT6作为微处理器，STM32F103VCT6提供了大量的I/O引脚，外接引脚数目共有100个，I/O口分为五组：PA、Pb、PC、PD和PE。每组16组。VREF、VREF+、VDA和VSA引脚用于提供准确的参考电压。有五个Vdd和VSS管脚。这里的号码是同一组。Onuin和onout引脚用于连接过时的晶圆。这两个销在相反的方向上没有区别。boot0 pin使用boot1 pin选择start方法。NRST引脚用作连接复位电路的复位引脚。一个大头针用来连接电池盒。最后一个NC引脚是空引脚。
（二）温度模块
为了检测周围的实时环境温度来与检测装置检测到的目标温度做比较，本系统的主体部分也设计一个温度采集模块，它可用于采集环境温度。
温度采集电路如图3.2所示。
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图3.2 温度采集电路
这里也采用了NTC热敏电阻，由于NTC热敏电阻的电阻随着温度的升高而减小，因此可以通过计算热敏电阻的电阻大小来计算测量温度的大小。这里计算温度的公式是RT=R*exp（b（1/t11/T2），其中t1和T2是开尔文温度，RT是NTC热敏电阻在t1温度下的电阻值。R是热敏电阻温度T2的标称电阻值。100k热敏电阻在25摄氏度时为10K（r=10K）。T2=273.15+25，B=3950，,EXP代表e的n次方。
目 录
引言 3
一、绪论 4
（一）课题背景及意义 4
（二）国内外研究现状及趋势 4
二、系统的总体方案设计 4
（一）系统的总体设计方案 4
（二）单片机 5
（三）温度检测 5
（四）无线模块 5
三、系统硬件设计 5
（一）STM32单片机 5
（二）温度模块 6
（三）电源模块 7
（四）无线模块 7
（五）按键电路 8
（六）显示电路 8
（七）供电电路 9
四、系统软件设计 10
（一）软件设计总体框图 10
（二）主程序设计 10
（三）温度采集子程序设计 11
（四）数据显示子程序 12
五、系统调试 13
结 论 15
参考文献 16
致 谢 18
附录程序 19
引言
随着科技的快速发展，人们在享受电力带来的方便的同时往往会有安全隐患。本文针对工作中负载较大或者电流较大时，使得电线接口部分温度过高，从而引起设备故障，严重时甚至会导致火灾。为避免这一情况的发生，本文设计了小型无线无源温度传感器，目的是为了在各种条件下实现对温度的精确检测，从而避免事故的发生。
一、绪论
（一）课题背景及意义
在工业生产中，尤其是在电力行业中，往往会存在着这样的问题：由于工作负载较大或者电流过大，使得电线 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
接头处的温度过高从而导致机器故障甚至是发生火灾事故。由此可见，对于温度的实时监测是十分有必要的。然而，在一些恶劣的环境下，受到气候和地点的影响，我们可能无法对目标进行实时有效的检测。
本文设计的新型的超小型无线无源温度传感系统，很好地解决了这一问题，该系统的无线测温和无源工作技术，使得它即使在这种环境恶劣、不易测量的地方也能做到实时在线监测，且安全稳定、数据准确，能有效地帮助技术人员排除掉潜在的隐患，以防事故的发生。
（二）国内外研究现状及趋势
经过一系列政策支持，我国对于温度传感器的研究已经有了一定的基础，同时借助于科技的不断发展，我们在对温度传感器的创新和自主研发方面也有了一定成果。但由于起步较晚，我们对这方面相关技术的研究仍处于起步阶段，要赶上国外顶尖的技术还有很长的路要走。
相较于国内，国外对于温度传感技术的研究已达到了十分高的程度。在国外市场上，温度传感器种类繁多，能应用于各种各样的行业中，适用于精度高、测量困难的场合。特别是达拉斯公司生产的ds18b20温度传感器，是目前非常先进的温度传感器，广泛应用于各个行业。结构简单、准确、可靠、抗干扰能力强，体积小等优点，在技术方面已经走到了很高的地步。
随着技术的不断发展，以及生产生活中对温度测量要求更高，我想未来的温度传感器会向着体积更小，精度更高，并且能够做到远程传输和能自供电的方向发展。
二、系统的总体方案设计
（一）系统的总体设计方案
整个系统主要由两部分组成。温度检测部分和身体部分。测量主要由MSP430宏机、无线模块和温度采集模块组成，主体部分主要由STM32单片机、无线模块、显示模块、存储模块、LED指示灯电路组成。系统总体框图如下图2.1所示。
图2.1系统总体框图
（二）单片机
对于微处理器的选择是非常重要的，微处理器不仅要满足设计的要求，也要考虑到它的成本。采用MSP430单片机，MSP430是一款性能极强的单片机，它最主要的特点就是功耗特别低，运算速度快，并且片内资源丰富，集成了SPI、AD转换电路、RC振荡电路等，这为我们提供了极大的方便。
（三）温度检测
测量热敏电阻温度的原理是利用电阻随温度变化的特性。使用NTC热敏电阻，我们可以使用更小尺寸的半导体元器件，并且，它的灵敏度非常高，价格更加便宜。
（四）无线模块
无线传输模块采用CC1101无线模块，CC1101是一款高集成度、超低功耗的无线模块，其有效频率为300348MHz，400644MHz，800928MHz，工作电压为3.6V，通信距离较远为300~500米左右，可通过4线SPI接口与单片机通信。
三、系统硬件设计
（一）STM32单片机
主体部分的微处理器选用的是STM32F103系列单片机，它是由ST公司推出的一款高性价比的32位微处理器，它是基于ARM CortexM内核，且具有成本低、性能优秀、功耗低、集成度高等众多优点。该芯片可以满足系统设计的所有需求，并且许多IO口被引出，方便让用户利用。它强大的功能，让它在单片机这一行业中赫赫有名。
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图3.1 STM32F103VCT6引脚图
该部分选取的是STM32F103VCT6作为微处理器，STM32F103VCT6提供了大量的I/O引脚，外接引脚数目共有100个，I/O口分为五组：PA、Pb、PC、PD和PE。每组16组。VREF、VREF+、VDA和VSA引脚用于提供准确的参考电压。有五个Vdd和VSS管脚。这里的号码是同一组。Onuin和onout引脚用于连接过时的晶圆。这两个销在相反的方向上没有区别。boot0 pin使用boot1 pin选择start方法。NRST引脚用作连接复位电路的复位引脚。一个大头针用来连接电池盒。最后一个NC引脚是空引脚。
（二）温度模块
为了检测周围的实时环境温度来与检测装置检测到的目标温度做比较，本系统的主体部分也设计一个温度采集模块，它可用于采集环境温度。
温度采集电路如图3.2所示。
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图3.2 温度采集电路
这里也采用了NTC热敏电阻，由于NTC热敏电阻的电阻随着温度的升高而减小，因此可以通过计算热敏电阻的电阻大小来计算测量温度的大小。这里计算温度的公式是RT=R*exp（b（1/t11/T2），其中t1和T2是开尔文温度，RT是NTC热敏电阻在t1温度下的电阻值。R是热敏电阻温度T2的标称电阻值。100k热敏电阻在25摄氏度时为10K（r=10K）。T2=273.15+25，B=3950，,EXP代表e的n次方。
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