基于ATmega16单片机和nRF905的无线温度监测装置设计

摘 要：为了方便，可靠，实时的对现场温度进行监测，设计了一种基于ATmega16单片机和nRF905的无线温度监测装置。装置分为监测端和显示端，监测端采用单总线温度数字传感器DS18B20进行准确测温，测量值通过nRF905发送给显示端。显示端显示温度值和编号，并可发出声光报警。整个装置设计简单，实用，可以在各种复杂的工业现场准确的进行数据采集和显示。

关键词：ATmega16单片机；nRF905；温度监测

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.050

0 引言

环境的温度检测在水泥，通等行业有着重要意义，传统的温度测量大多采用有线传输，这种方式增加了项目成本和施工难度，无线传输是通过空气来发送和接收数据，不存在上述问题。本装置的温度监测方案是以ATmega16为核心，将测量出的温度值通过nRF905发送，显示端显示温度值。利用nRF905无线收发模块可以方便的组建温度监测网络，实现多点温度的测量。

1 监测系统的硬件设计

（1）系统的总体方案。监测系统主要包括六大模块：单片机控制模块，nRF905无线收发模块，测温模块，数据显示模块，电源模块，声光报警模块。如图1所示。

（2）电源模块。本系统需要用到5V电压，可以通过LM7805稳压得到，如图2所示。对于发送端可以采用9V电池供电，而接收端存在数据显示和声光报警模块，可以采用9V的开关电源。

（3）单片机控制模块。本系统采用的高性能，低功耗的8位ATmega16单片机作为主控芯片，具有512字节的EEPROM，1K字节的SRAM。内含的16K字节的闪存程序存储器，可重复擦写至少1000次。同时具有8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC。其次其具有睡眠模式，空闲模式，掉电模式和省电模式。

（4）nRF905无线收发模块。nRF905无线收发芯片是由挪威NORDIC公司推出的低于1GHZ的单片射频收发器，工作电压为1.9～3.6V，待机模式下电流仅为12.5μA。 32脚的QFN封装，可以工作于433/868/915MHZ三个ISM频段。采用高效的GPSK调制方式，，更适合在复杂的工业现场工作。可直接与单片机的SPI接口连接使用，编程十分方便。

（5）测温模块。本装置的测温模块采用的是单总线技术的数字温度传感器DS18B20，无需外加AD转换电路就可以将温度值转换成数字信号，只需要一根线即可实现与单片机的双向通讯。其 温度测量范围为-55℃～125℃，测温的分辨率为0.0625℃。

2 监测系统的软件设计

（1）nRF905的数据发送和接受过程。当单片机读取到温度数据后，通过SPI接口，将数据传递给nRF905 ，单片机置高TRX_CE和TX_EN引脚来激发nRF905的ShockBurstTM发送模式。当检测到AUTO_RETRUN引脚为高电平，nRF905将不断重发数据，如果TRX_CE引脚变成低电平，表明nRF905发送过程结束，将自动进入空闲模式。单片机将TRX_CE引脚设为高电平，TX_EN引脚设为低电平，保持650us后，nRF905进入ShockBurstTM接受模式，如果CD引脚被置为高电平，表明nRF905监测到了和接收频率相同的载波，此后如果AM引脚也被置高，表明接收到了有效地址。nRF905将自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把数据准备好引脚DR置高。单片机将TRX_CE引脚置为低电平，然后读取接收到的温度值。最后将AM和DR引脚置为低电平，以便nRF905进入ShockBurstTM接收模式。具体流程图如图2所示。

3 结束语

本装置用到了4个DS18B20，首先将各个DS18B20编号，然后放到一个25℃的恒温箱中，然后用手按住第一个DS18B20，几秒钟后，第一个DS18B20的温度为32.5℃，明显高于其他三个。并以此类推，分别得到用手按的温度是32.8℃，32.3℃和32.1℃。实际运行时，监测端可准确的测量温度并将数据发送出去，显示端可以正确的显示编号和温度值。在空旷区域有效距离可达200m，在有墙壁阻碍的建筑物内，有效距离为50m左右。

参考文献：

[1]赵丽娟，邵欣，房世平.基于单片机的温度监控系统的设计与实现[J].机械制造，2006（01）.

[2]张军.AVR单片机应用系统开发典型实例[M].北京：国电力出版社，2005.

作者简介：李红卫（1988-），男，山东莱芜人，主要从事：PLC单片机的设计开发。