基于红外传输的温度测量

时间:2022-10-21 03:44:09

基于红外传输的温度测量

摘要:本设计以AT89S51单片机作为核心,设计实现红外数据传输系统,实现红外温度数据的发射和接收及数据显示。主要特点有:温度测量范围为-55℃~+125℃,精度为±0.5℃;在3m之内做到红外数据接收的准确性。

关键词:DS18820 单片机 红外数据传输

引言

利用无线技术实现数据传输比使用传统的有线电缆有不可比拟的优点,如可移动性、方便灵活性等多方面都更能满足人们的实际需要。实现无线数据传输的方法多种多样,使用高频无线电技术、激光技术、红外技术等等均能满足无线传输要求。

本设计以AT89S51单片机作为核心,设计实现红外数据传输系统,实现红外温度数据的发射和接收及数据显示。

一、红外传输温度测量设计方案

红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线,一般采用红外波长在850nm~900nm。红外数据传输,成本低廉、连接方便、简单易用,在小型移动设备中已得到了广泛的应用。红外无线技术基本上可以完成低误码率、高速率的信息传输,在无线通信领域会有更普及的使用。红外数据传输简单使用,性能基本可靠,所以本系统采用红外线技术来实现数据的传输。

二、系统硬件电路的分析与设计

在本次设计的硬件系统中应用到的主要元器件有单片机AT89S5!,测温芯片DS18820,一体化接收头。

(一)DS18820介绍

DALLAS公司的DS18820单总线数字传感器工作温度范围是-55℃~125℃,在-30℃~85℃范围内温度测量精度为±0.5℃;具有温度报警功能,采用DALLAS公司特有的单总线通信协议,只用一条数据线就可实现与MCU的通信。

DS18820数字温度传感器提供9位(二进制)温度读数,指示器件温度,所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18820或从DS18820送出。从而大大简化了传感器与微处理器的接口电路。

(二)控制单元

选用一片单片机作为系统的核心器件,实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)及其引脚资源,外接红外接收发送装置,液晶显示器(LED),键盘输入等实现数据的处理传输和显示,基本上能实现设计指标。

(三)红外发射与接收电路设计

利用单片机串口进行异步通讯,用红外发射电路和以一体化接收头为核心的接收电路来实现发送和接收数据的功能。例红外发射和接收电路如图2-1和图2-2所示。

三、系统软件电路的分析与设计

该系统的控制软件主要可以分为测温和红外数据发送接收两个大的部分,其中具体有单片机初始化程序、中断服务程序、DS18820接口程序、红外串口发射和红外串口接收程序、数码管显示程序等模块。

单片机初始化程序由主函数实现,主要完成定时器Tl的初始化、中断系统的初始化等功能。在设计中采用了Pl口的Pl.1作为DS18820数字信号输入,输出端。遵循初始化、ROM操作命令、存储器操作命令和控制操作的顺序通过Pl.1访问DS18820,实现温度测量。

四、性能测试

在系统工作正常的情况下,应该进行系统的性能测试。本系统是传输系统,注重于传输的距离,速度和误码率。所以在测试系统性能时,围绕这三项指标来进行。分别改变传输速度(分别是300bps、600bps、1200bps、2400bps)和距离(分别是0.5m、Im、1.5m、2m)下测试,结果显示当测试在距离为0.5m时,只有波特率2400bps有误码,其余接收正常;在距离为Im时,只有波特率2400bps误码率较高,其余接收正常;在距离为1.5m时,波特率1200bps基本正常,波特率2400bps误码率较高,其余接收正常;在距离为2m时,波特率为1200bps有一定误码率,波特率2400bps连接不上,其余接收正常。

由于振荡器的振荡频率为38kHz,所以发送的速率有所限制,因此本设计采用300bps的传输速率,只要方向对准,在3m之内基本上能实现无误码率的传输。结果令人满意。

在取得结果的同时,系统还有待改进和扩展的地方,如进行与计算机上位通信扩展,实时对被测对象的温度变化进行分析处理,这将有利干满足从事不同行业的人们的不同需求。

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