基于NRF9E5的水温无线测控系统

摘 要：本系统旨在实现对加热炉中水的温度进行远程无线测控。采用红外温度传感器检测加热炉表面的热辐射能量并转换为电压信号，电压信号经调理电路处理后由无线单片机nrf9e5I进行A/D转换及发送预处理，再通过发送电路以一定频率进行无线发送，接收端的无线单片机NRF9E5II接收这一频率的信号进行处理，取出水的温度信息由液晶显示器显示水的温度。同时加热的时间信息也一并发送，当温度达到设定值时NRF9E5II再回发关闭信号关闭加热器。该测试系统测量精度高、信号稳定、传输距离长，实现了加热设备的远程无线测控。

关键词：温度测量；NRF9E5；无线传输；液晶显示器

中图分类号：TP23文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)1911402

Wireless Temperature Measuring System of Water Based on NRF9E5

HE Xiaoying,SHANG Xiaoyan

(Xi′an Aero Technical College,Xi′an,710077,China)

Abstract：Aiming at wireless measurement and control of the water temperature in the heating stove.Infrared temperature sensor detects the surface radiation energy of the stove and converts it into voltage signal; the signal is disposed by regulating circuit,and then the A/D converting circuit and pre-disposal circuit of wireless NRF9E5,subsequently the signal is transmitted by wireless transmitting circuit within the NRF9E5 at certain frequency.Another wireless NRF9E5 at the receiving part receives this signaland extractives the temperature information and displays on LCD after disposed.At the same time,the heating time is alsobeing transmitted,when the temperature arrives at the set value,the shut signal is transmitted back and the stove is closed.This system has the character of high precision,stabilization and far-distance.Thus the remote water temperature is tested.

Keywords：temperature measurement;NRF9E5;wireless transmission;LCD

1 系统组成

本系统由加热炉、红外温度传感器、调理电路、无线单片机Ⅰ、无线单片机Ⅱ、LCD显示器等部分组成。系统原理框图如图1所示。

2 电路设计

2.1 传感器部分

采用IRTP-300L测温探头，它由红外温度传感器和调理电路组成，调理电路包括信号处理电路以及环境温度补偿电路，该测温探头完全由工厂进行校准，是紧凑、高精度、高效、不受环境影响的红外测温头。其供电电源为20 V，测温范围为-20～150 ℃，输出电压为0～5 V。

2.2 无线单片机Ⅰ

无线单片机Ⅰ作为发送单片机，其型号为NRF9E5，NRF9E5是NORDIC VLSI公司2004年推出的无线单片机，内置NRF905的433 MHz/868 MHz/915 MHz收发器、8051兼容微控制器和4路输入80 kb/s的A/D转换器，可以配置为6，8，10，12位精度、3个定时/计数器T0，T1，T2，内置的NRF905收发器使其可以工作于ShockBurst方式。

NRF9E5无线单片机芯片全部由高频元件集成，最大发射功率为10 dBm，高抗干扰GFSK调制，速率100 kb/s，具有独特的载波监测输出、地址匹配输出、就绪输出。内置完整的通信协议和CRC，只须通过SPI即可完成所有的无线收发传输。

发射框图如图2所示，红外温度探头输出的电压信号送入NRF9E5的AIN3通道进行A/D转换，A/D转换的精度为12位，转换后的12位数字信号分为两个字节数据，保存在一个数组中，当加热开始时，启动定时器T0进行计时，计得的时间信息：小时、分、秒也保存在数组中，当温度达到设定值时，启动定时器T1，计算达到设定温度的时间信息，这些时间信息同样保存在这一数组中，所有这些数据信息一起由无线通信模块发送出去。

图2 发射电路框图

无线单片机Ⅱ负责接收无线单片机Ⅰ发射来的信号，从中取出温度和时间信息送入液晶显示器进行显示。

2.3 液晶显示器

液晶显示器采用RT12864M， RT12864M是一种图形液晶显示器，它主要由行驱动/列驱动和128*64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可显示8*4个(16*16点阵)汉字。内置8 192个中文汉字库，RT12864提供了并口和串口两种数据传输的接口方式，这里采用串口方式。RT12864与接收无线单片机的接口电路如图3所示。

3 程序设计

3.1 发送无线单片机部分

发送部分流程图如图4(a)所示，其中使用了两个定时器，T0用作采样和超时计数器，T1用作时间计数器，A/D转换器每0.5 s采样并转换一次，采集到的温度信息经过计算后与设定温度值进行比较，如果大于或等于设定值，则记下此时的时间值。再重新计时2 s，在2 s内不断发送得到的温度、加热时间、温度到达设定值时的时间信息(如果没有达到则为初始值0，在发送其间还要检测是否发送正确)，2 s到时重新进行下一轮采样和传输操作。

3.2 接收无线单片机部分

接收部分流程图如图4(b)所示，接收部分包括接收数据及显示两部分，接收数据部分负责从接收数据中取出温度值、加热时间、温度到达设定值的时间以及联络信号。显示部分负责ST7920初始化及数据在LCD上的显示。

4 执行部分

执行部分为自动关闭系统，可根据实际需要进行选择，如果需要当温度到达设定值时就关闭加热器，可以在发送部分加上一个继电器，由P1.3控制。如图1所示。

5 结 语

该测试系统实现了水温的远程无线测量，其传输距离可达到50 m，实现远程温度的监控，从而达到了加热现场的无人职守的目的。

参考文献

［1］李文仲,段朝玉.短距离无线数据通信入门与实践［M］.北京:北京航空航天大学出版社,2006.

［2］马家辰,孙玉德,张颖.MCS-51单片机原理及接口技术［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998.

［3］强锡富.传感器［M］.北京:机械工业出版社,2001.

［4］谢志萍.传感器与检测技术［M］.北京:电子工业出版社,2004.

［5］张欣欣,孙艳华.自动检测技术［M］.北京:清华大学出版社,2006.

［6］冯玉珉.通信系统原理［M］.北京:北京交通大学出版社,2003.

［7］李宏,张家田.液晶显示器件应用技术［M］.北京:机械工业出版社,2004.

［8］戴佳.51单片机C语言应用程序设计实例精讲［M］.北京:电子工业出版社,2006.

［9］游伯坤.温度测量仪表［M］.北京:机械工业出版社,1982.

［10］潘圣铭.温度计量［M］.北京:中国计量出版社,1991.