引言

　　溫度是物聯網家居系統中一個十分重要的物理量， 對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著各類物聯網家居的監控日益改善，各類器件的溫度控制有了更高的要求，為了滿足人們對溫度監控與控制， 本文設計了物聯網家居系統中基于單片機的多路無線溫度監控系統。

　　隨著信息科學與微電子技術的發展， 溫度的監控可以利用現代技術使其實現自動化和智能化。多路無線溫度監控系統就是朝著這一目標進行設計的。本次設計要求利用單片機及無線傳輸模塊實現無線溫度監測系統，實現溫控范圍調節及其超溫范圍報警。

　　1 技術要點

　　由于本系統是一個實時監控的系統， 對溫度的采集控制是實時的， 所以溫度采集的時間間隔， 數據發送接收的時間差，單片機與PC 機之間數據的傳送速度以及上位機程序對數據的分析處理是本系統的關鍵。通過對溫度傳感器，無線模塊的優化選擇，實現單片機與PC 機通過高速USB 接口進行通信及對上位機代碼的優化實現本系統的實時監控功能， 同時還要考慮的是溫度傳感器的各個參數，無線模塊的參數，以及硬件電路的優化搭建問題。

　　2 硬件及軟件設計

　　為了使系統能夠最優化的工作， 系統的硬件器件選擇將是十分重要的問題。

　　（1）溫度傳感器的選用

　　系統是做溫度監控的， 首要的工作就是如何選取溫度傳感器， 正確的選擇溫度傳感器對系統的性能和價格有著重大的影響。就溫度傳感器的溫度測量范圍、精度、響應時間、穩定性、線性度和靈敏度。等幾個因素的比較分析，本系統選用的是美國DALLAS 半導體公司生產的DS18B20 溫度傳感器。選用該傳感器的原因有： ①DS18B20 與微處理器僅需要一條線即可實現雙向通訊，簡化連接難度；②無需其他的AD 轉化器件，降低成本， 也減少了硬件制板的費用； ③可供使用電壓范圍大：3.0V 到5.5V 都可以使用，器件的功耗較低；④測溫分辨率高，最高可達0.125 度，便于溫度精確控制；⑤支持多點測試，多個DS18B20 可以并聯在一根線上，實現多點測溫。

　?。?）無線模塊的選用

　　本系統是多點監控， 同時他的數據傳輸是通過無線傳輸的，所以無線傳輸模塊的需要支持多點的數據的傳送。考慮穩定性， 傳輸數據的速度， 錯誤率等方面， 本系統選用的是NRF905 無線數據傳輸模塊，選擇該模塊的原因有：①433MHZ開放ISM 頻段免許可證使用，無需額外申請頻段；②傳輸速率高，最高數據傳輸速率可達50KB，滿足實時監控的需要；③自帶有CRC 糾錯功能，抗干擾能力強。所需電壓僅3.3V，功耗低；④125 個頻道，支持多點通信，滿足系統多點監控的需要。

　?。?）主控芯片選用

　　ATmega16 是ATMEL 公司推出的一款基于AVR RISC 構架的低功耗CMOS 的8 位單片機。ATmega16 在16MHz 時有16MIPS 的運算速度，具有兩周期硬件乘法器，從而使得設計人員可以在功耗和執行速度之間取得平衡， 且非易失性程序和數據存儲器資源較大能滿足程序代碼設計需要。外設資源豐富：2 個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時/計數器；一個獨立預分頻器和比較/捕捉功能的16 位定時/計數器；支持4 路PWM 輸出、8 路10 位ADC。支持TWI 接口、USART、SPI 接口多機通信滿足擴展功能的需要。

　?。?）其他外圍器件

　　USB 與PC 機通信中USB 控制芯片PDUSBD12,顯示模塊1602，報警蜂鳴器等。

　2.1 系統的硬件連接方法

　　硬件方面主要由兩部分組成， 溫度采集發送部分和數據接受分析控制部分。

　　2.1.1 溫度采集發送部分

　　主要的連接器件有NRF905 無線數據傳輸模塊，DS18B20溫度傳感器采集模塊，1602 顯示模塊，報警模塊，及溫度異常處理模塊。其連接方法如圖1 所示。主控芯片M16 通過SPI 總線協議向無線模塊發送配置信息，使其工作初始化。溫度傳感器與M16 的連接使用的是單總線協議，來采集溫度。顯示芯片1602 來顯示采集到得溫度，同時使用蜂鳴器作為報警裝置，當溫度有異常時單片機會控制加熱設備或降溫設備來對異常進行處理。