便攜式低功耗溫度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

摘要 便攜式低功耗溫度檢測(cè)儀主要由一體化智能溫度檢測(cè)模塊、nRF905無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和LCD溫度數(shù)據(jù)顯示模塊構(gòu)成。該檢測(cè)儀具有體積小、易便攜、低功耗等特點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化建設(shè)過程中的溫度數(shù)據(jù)采集、倉(cāng)儲(chǔ)房間的溫濕度測(cè)量及控制等方面。
關(guān)鍵詞 低功耗；便攜；溫度檢測(cè)儀

溫度測(cè)量被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，在工業(yè)鍋爐供暖控制系統(tǒng)運(yùn)行效果的檢查，電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，大中型恒溫倉(cāng)庫(kù)溫度控制等方面都需要對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。該測(cè)儀系統(tǒng)設(shè)備少且簡(jiǎn)單，投資小對(duì)環(huán)境要求較低，能自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理，并能自動(dòng)記錄與顯示結(jié)果，可靈活應(yīng)用于遠(yuǎn)程電力網(wǎng)監(jiān)控，油田測(cè)井系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
便攜式低功耗檢溫度測(cè)儀以MSP430F247低功耗單片機(jī)為控制CPU，采用一體化智能溫度傳感器DS18B20作為數(shù)據(jù)采集模塊，利用nRF905無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，檢測(cè)儀設(shè)有RS232通信接口，可與計(jì)算機(jī)直接通信，同時(shí)可通過無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)按規(guī)定格式發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行分析及處理；實(shí)際采用方案如圖1所示。

2 系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)方案
按照超低功耗電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，電源電壓和時(shí)鐘頻率是系統(tǒng)是否具有低功耗性能的核心，在設(shè)計(jì)硬件電路和系統(tǒng)軟件的初期，需要考慮系統(tǒng)的各項(xiàng)功能；盡量通過編寫軟件來(lái)代替部分硬件電路的功能，例如可通過單片機(jī)系統(tǒng)的定時(shí)器功能替代時(shí)鐘芯片等硬件電路來(lái)減少系統(tǒng)能耗，用單片機(jī)所具有的脈沖計(jì)數(shù)特性實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、檢測(cè)等功能，另外隨著節(jié)能降耗技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活中得到廣泛推廣，不同的單片機(jī)廠商都推出了具有低功耗特性的微處理器。其中以TI公司生產(chǎn)的MSP430超低功耗系列應(yīng)用較為廣泛，MSP430超低功耗系列微處理器具有低電壓和低頻率條件下工作的特點(diǎn)，該系列單片機(jī)在低功耗模式下運(yùn)行電流2μA，在低電源電壓范圍(1．8～3．6 V)下能正常工作。同時(shí)在完整的低功耗電路系統(tǒng)中，外圍硬件電路的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，在滿足系統(tǒng)檢測(cè)和控制等指標(biāo)性能要求的條件下，盡量選用與系統(tǒng)微處理器工作電源相匹配的具有低功耗特性的電子元器件。

3 溫度數(shù)據(jù)采集及傳輸方式設(shè)計(jì)
Dalla半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器為一線總線式溫度傳感器，一線總線的特點(diǎn)方便用戶組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，新一代的DS18B20體積更小，更經(jīng)濟(jì)、靈活；其溫度測(cè)量范圍為-55～+125℃；精度為±0．5℃；現(xiàn)場(chǎng)溫度以一線總線的數(shù)字方式傳輸，提高系統(tǒng)的抗干擾特性。適合與環(huán)境較為復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備過程控制、測(cè)量類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20通過單總線的方式發(fā)送和接收各種操作命令；另外該檢測(cè)系統(tǒng)可以利用DS18B20特有的序列號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，可靈活應(yīng)用于多點(diǎn)溫度測(cè)量，將傳感器掛在單總線上，分別放在不同的地方檢測(cè)儀器設(shè)備運(yùn)行溫度及恒溫廠房溫度檢測(cè)等。