1、 1 无线温度采集器无线温度采集器 摘要摘要:随着工农业生产对温湿度的要求越来越高，准确测量温度变得至关重要。本文设计主要是针对 恶劣环境下的工业现场以及高科技大范围的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性 差等问题做出的一个解决方案。该方案主要是利用热电偶采集外界的温度，利用无线传输实现在上 位机显示采集到的温度，并对数据进行相应的对比和处理。 关键词关键词：温度数据采集、无线传输、热电偶 1引言引言 本文主要利用两路热电偶采集温度的模拟量，并且利用热电偶串行模数转换器实现 信号放大、冷端补偿和 A/D 转换，再由单片机进行处理，并通过无线传输模块将测量的 数值传输给 PC 机，在
2、 PC 机上实现数据的对比，从而可以对工业现场和农业现场的环 境温度进行实时监测，并且利用该设计还可以实现对热电偶测量准确度的现场检测。本 设计结构简单，但应用范围广泛，使用方便，而且节约资源，同时可以进行远距离的监 控。 2总体方案设计总体方案设计 能实现本次设计任务要求的方案不只一种，它们各有利弊。工作环境、测量精度、 要求不相同时，选择的方案亦有所区别。所以，我们要根据设计的具体要求，对能实现 设计的多种方案进行论证，从中选择出适合设计要求的最佳方案。 2 21 1 方案一方案一：定点温度采集系统：定点温度采集系统 方案一的原理框图如图 2-1 所示。方案一所设计的无线温度采集系统主要由
3、一个上 位机模块和一个下位机模块组成，上位机模块和下位机模块之间采用无线数据通道联 系。上位机模块能对整个无线数据采集系统的运行进行管理和控制，下位机模块主要实 现温度的多点数据采集。下位机模块以单片机为控制核心，主要包括温度传感器信号调 理电路、模数转换电路和无线发射电路。上位机模块主要是单片机控制下的无线接收电 路和 PC 机与无线收发单元间的串口通信电路。 （1）温度传感器信号调理电路 温度传感器信号调理电路主要包括热电偶、信号放大器和低通滤波器，完成温度数 据采集的功能。其中热电偶将温度信号转换成电压量；放大器将传感器输出的小信号放 大，放大器的输出结果满足模数转换的转换范围。 （2）
4、模数转换电路 模数转换电路是用 A/D 转换器接收来自放大器的模拟信号， 并将其转换成数字信号 提供给发射电路。 （3）无线发射电路 无线发射电路是由单片机控制，从发送端（模数转换）接收数据，并用无线收发芯 片对收到的数据进行编码，然后通过输出端口输出。 （4）无线接收电路 无线接收电路是接收发射电路发送的信号，通过无线收发芯片进行译码，成为上位 机可显示的数据。 （5）PC 机与无线收发单元间的通信电路 系统采用一个接口芯片连接 PC 机与无线收发单元， 通过该接口芯片实现数据传送 和在 PC 机上显示温度采集结果。 2 信号调理电路 图 2-1 方案一系统框图 2 2. . 2 2 方案二
5、方案二：自动检定温度采集系统：自动检定温度采集系统 方案二的原理框图如图 2-2 所 示。方案二所设计的无线温度采集 系统同样是由一个上位机模块和一 个下位机模块构成，上位机模块与 下位机模块之间采用无线数据通道 联系。上位机模块能对整个无线数 据采集系统的运行进行管理和控 制，下位机模块主要实现温度的多 点数据采集。下位机模块包括两部 分电路，一路是数据采集部分，一 路是数字式自动检测部分；上位机 是单片机控制下的无线接收电路和PC机与无线 收发单元间的串口通信电路。 （1）温度传感器电路 数据采集电路主要包括温度采集电路的电流信号输出完成被测传感器的数据采集 功能。其中温度采集器使用的是
6、DB18B20 的数字式温度计。 （2）无线发射电路 无线发射电路是由单片机控制，从发送端（模数转换）接收数据，并用无线收发芯 片对收到的数据进行编码，然后通过输出端口输出。 （3）无线接收电路 无线接收电路是接收发射电路发送的信号，通过无线收发芯片进行译码，成为上位 机可显示的数据。 （4）PC 机与无线收发单元间的通信电路 系统采用一个接口芯片连接 PC 机与无线收发单元，通过该接口芯片实现数据传送 和在 PC 机上显示温度数据采集的结果以及被测温度的检定结果。 无 线 接 收 芯 片 单 片 机 接 口 芯 片 P C 机 热 电 偶 信 号 放 大 器 低 通 滤 波 器 模 数 转 换 器 单 片 机 无 线 发 射 芯 片 单片机 控制系统 PC 上 位 机 UART通信 无 线 通 信 模 块 图 2-2（a）协调器端 3 方案一是对一个定点进行温度数据 采集，经过各部分电路的处理后，通过无 线通信的方式发送到 PC 机上进行显示， 很显然，这是典型的一路无线温度采集系 统；方案二是在温度数据采集的同时对使 用的传感器进行自动的现场检定，两部分 的数据通过无线
