便攜式低功耗溫度檢測儀設計

摘要 便攜式低功耗溫度檢測儀主要由一體化智能溫度檢測模塊、nRF905無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)模塊和LCD溫度數據顯示模塊構成。該檢測儀具有體積小、易便攜、低功耗等特點(diǎn)，能廣泛應用于樓宇自動(dòng)化建設過(guò)程中的溫度數據采集、倉儲房間的溫濕度測量及控制等方面。
關(guān)鍵詞 低功耗；便攜；溫度檢測儀

溫度測量被廣泛應用于生產(chǎn)生活中，在工業(yè)鍋爐供暖控制系統運行效果的檢查，電力變壓器運行狀態(tài)監控，大中型恒溫倉庫溫度控制等方面都需要對關(guān)鍵點(diǎn)的溫度等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和存儲。該測儀系統設備少且簡(jiǎn)單，投資小對環(huán)境要求較低，能自動(dòng)進(jìn)行數據采集、分析和處理，并能自動(dòng)記錄與顯示結果，可靈活應用于遠程電力網(wǎng)監控，油田測井系統，樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。

1 系統總體結構設計
便攜式低功耗檢溫度測儀以MSP430F247低功耗單片機為控制CPU，采用一體化智能溫度傳感器DS18B20作為數據采集模塊，利用nRF905無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行數據收發(fā)，檢測儀設有RS232通信接口，可與計算機直接通信，同時(shí)可通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將數據按規定格式發(fā)送到上位機，由上位機進(jìn)行分析及處理；實(shí)際采用方案如圖1所示。

2 系統低功耗設計方案
按照超低功耗電路系統設計思想，電源電壓和時(shí)鐘頻率是系統是否具有低功耗性能的核心，在設計硬件電路和系統軟件的初期，需要考慮系統的各項功能；盡量通過(guò)編寫(xiě)軟件來(lái)代替部分硬件電路的功能，例如可通過(guò)單片機系統的定時(shí)器功能替代時(shí)鐘芯片等硬件電路來(lái)減少系統能耗，用單片機所具有的脈沖計數特性實(shí)現計數、檢測等功能，另外隨著(zhù)節能降耗技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活中得到廣泛推廣，不同的單片機廠(chǎng)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)，該系列單片機在低功耗模式下運行電流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中，外圍硬件電路的設計也至關(guān)重要，在滿(mǎn)足系統檢測和控制等指標性能要求的條件下，盡量選用與系統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 溫度數據采集及傳輸方式設計
Dalla半導體公司的數字化溫度傳感器為一線(xiàn)總線(xiàn)式溫度傳感器，一線(xiàn)總線(xiàn)的特點(diǎn)方便用戶(hù)組建傳感器網(wǎng)絡(luò )，新一代的DS18B20體積更小，更經(jīng)濟、靈活；其溫度測量范圍為-55～+125℃；精度為±0．5℃；現場(chǎng)溫度以一線(xiàn)總線(xiàn)的數字方式傳輸，提高系統的抗干擾特性。適合與環(huán)境較為復雜的現場(chǎng)溫度測量，如：環(huán)境控制、設備過(guò)程控制、測量類(lèi)消費電子產(chǎn)品等。DS18B20通過(guò)單總線(xiàn)的方式發(fā)送和接收各種操作命令；另外該檢測系統可以利用DS18B20特有的序列號特點(diǎn)進(jìn)行擴充，可靈活應用于多點(diǎn)溫度測量，將傳感器掛在單總線(xiàn)上，分別放在不同的地方檢測儀器設備運行溫度及恒溫廠(chǎng)房溫度檢測等。