目前，我國絕大多數(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)都是傳統(tǒng)方式，主要有就地進行數(shù)據(jù)采集的方式和有線通信的實時溫度監(jiān)測系統(tǒng)，前者測量方法單一，測量數(shù)據(jù)不連續(xù)且時效性差，后者缺少靈活性且適用環(huán)境有限。隨著信息通信與電子技術的迅猛發(fā)展，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式已不能滿足需求，嚴重地制約了現(xiàn)代化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的進程。例如在監(jiān)測區(qū)域環(huán)境復雜，且監(jiān)測點的位置分布較分散的情況下，布線復雜而且慢，人力物力成本較大，不適合與控制中心進行有線通信。無線監(jiān)測系統(tǒng)是無線技術發(fā)展至今最重要的應用之一，采用無線網(wǎng)絡可增強監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性和可擴充性，省去網(wǎng)絡布線的麻煩。

因此，本文嘗試研究一種無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)將無線收發(fā)模塊與單片機相結(jié)合，采用抗干擾能力強的射頻發(fā)射模塊及接收模塊實現(xiàn)無線通信，提高系統(tǒng)的可靠性。該監(jiān)測系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。

1、無線傳感器節(jié)點硬件設計

1.1單片機選擇方案

無線傳感器節(jié)點要實現(xiàn)對溫度信息的采集、處理和無線傳輸。無線傳感器節(jié)點內(nèi)的單片機對節(jié)點起管理、控制作用，并進行信號處理。在選擇單片機時，主要參考以下標準：首先，要求單片機的功耗要很小，由于它消耗的是節(jié)點中電池的電量，并且長期處在工作狀態(tài)，所以必須具有功耗低的特點。其次，要求單片機的價格適中，不能使成本太高。此外單片機的運行速度和程序存儲空間大小，對以后節(jié)點功能的擴展很重要。本無線傳感器節(jié)點采用STC12C5A60S2單片機去控制nRF24L01射頻芯片和DS18B20溫度傳感器，其硬件結(jié)構(gòu)與功能模塊的對應關系如圖1所示。

圖1無線傳感器節(jié)點新一代STC12C5A60S2與傳統(tǒng)的MCS-51系列單片機指令完全兼容，具有高速、低功耗及抗干擾性能強等優(yōu)點。該單片機擁有60K的程序存儲器和1280字節(jié)RAM，完全能滿足單片機系統(tǒng)的軟件設計要求;且該單片機是新一代單時鐘/機器周期（1T），其處理速度是傳統(tǒng)51單片機的8到12倍，便于以后進行功能擴展，例如：可以快速處理其所在節(jié)點的路由算法。故STC12C5A60S2單片機是構(gòu)建本監(jiān)測節(jié)點理想的選擇

1.2無線收發(fā)模塊

nRF24L01是一款工業(yè)級內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本無線收發(fā)器。該器件工作于2。4 GHz全球開放ISM頻段，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，可直接與單片機I/O連接。nRF24L01功耗低，以-6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流僅9 mA;接收時，工作電流僅12。3 mA，多種低功率工作模式（掉電和空閑模式）更利于節(jié)能設計。與nRF24L01的SPI接口連接時，可以利用單片機硬件的SPI口，也可以用單片機I/O口進行模擬。該收發(fā)模塊內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本單片機。

1.3溫度采集芯片

DS18B20結(jié)構(gòu)簡單，采用一根I/O數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)。在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。測量溫度范圍為-55～125℃，在-10～85℃時精度為±0。5℃;可編程的分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度分別為0。5、0。25、0。125、0。062 5℃，可實現(xiàn)高精度測溫;在9位分辨率時最多在93。75 ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750 ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度很快;測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給處理器，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。