摘要：針對傳統溫室信息有線采集系統移動性差和難以安裝維護的特點，介紹了利用LM35溫度傳感器，STC公司新一代單片機12LE5630AD和Nordic公司nRF905射頻收發器芯片組成的一種多點溫度采集系統的設計方案。詳細闡述了系統組成結構、工作原理、硬件電路和軟件設計。實現了多點溫度實時監測。系統硬件構成簡練，體積小，功耗低，有較廣的應用空間。

環境溫度參數監測是環境研究和火災安全防備的重要手段，傳統的有線定點采集、人工上報，這種方法正逐漸被新的技術所代替。目前常用的技術是基于無線模塊的環境監測方式，但是在一些用途精度要求不是很高的場所，如單位或家庭火災安全監測，這樣的產品價格過于昂貴，協議比較復雜，缺少靈活度。針對這一情況，本文利用STC12LE5630AD單片機和nRF905設計了一個無線溫度采集系統。一般傳統的溫度傳感器的輸出信號均為模擬信號，需經過放大電路和A/D轉換后才能與單片機連接，系統結構比較復雜。筆者因此采用帶有A/D轉換功能的單片機STC12LE5630AD簡化了系統外圍電路。nRF905是Nordic公司推出的單片射頻發射器芯片，可以自動完成處理字頭和CRC，配置簡單方便，功耗低。本文的系統不僅克服了溫度采集系統在使用空間上的局限性，而且大大簡化了系統硬件電路。本文設計的無線節點溫度采集系統能夠用于實際多點溫度采集，結果也表明系統工作穩定，數據可靠，可以應用于室內和室外的溫度監測。

1 系統介紹

多點溫度監測系統由測量裝置、無線傳輸終端、上位機控制中心組成。如圖1為系統結構框圖。下位機(監測器)利用溫度傳感器將相應溫度值轉換成模擬電壓值，直接由單片機進行A/D轉換，再將自己的地址值即轉換的數據值打包送至無線模塊(nRF905)。上位機無線模塊將下位機發送來的地址值即采集值送至單片機，在由串口通信方式送至PC。由PC進行相應的判斷、采集值數據的修正最后顯示數據并畫圖。因此系統設計包括了硬件和軟件設計。

2 系統硬件設計

系統硬件主要包含：由LM35芯片構成的溫度采集電路、nRF905芯片構成的無線節點模塊與PC與單片機的串口通信系統。

2.1 溫度采集電路及無線模塊設計

溫度傳感器采用由National Semiconductol所生產的LM35，其輸出電壓與攝氏溫標呈線性關系，轉換公式如式（1），0時輸出0 V，每升高1°，輸出電壓增加10 mV。在常溫下，LM35不需要額外的校準處理即可達到±1/4℃準確率。本文采用單電源模式，其在25°下靜默電流約50μA。

Vout_LM35（T）=10 mV/℃xT℃ （1）

通信模塊為nRF905，該芯片工作在433/868/915 MHz的ISM頻段。由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節器組成。數據傳輸速率可達100 kb/s，支持點對點傳輸模式和廣播傳輸模式。nRF905工作電壓1.9～3.6 V。功耗很低，該芯片處于接受模式時工作電流為12.5 mA，但在掉電模式下工作電流僅為25μA。nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技術，該技術使得nRF905在沒有高速MCU下，也能實現高速數據傳輸。

STC12CE5620AD系列單片機工作電壓為3.6～2.2 V，每個I/O驅動能力可達到20 mA，是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，代碼與傳統8051兼容但速度快8～12倍，內部集成8路高速10位的A/D轉換。無線模塊具體接線原理圖如圖2所示。系統設計的電源電路可以利用電網供電，也可以使用電池。

2.2 串口通信硬件系統設計

基于PC機與單片機的串口通信系統電路如圖3所示，主要包括單片機、串口通信電路、ISP程序下載接口電路和系統復位電路。本電路基于RS-232接口標準，使用DB-9連接器。由于單片機輸出的TTL電平與PC機的RS-232串口電平的電氣特性不匹配。為了使單片機能與PC機正常通信，采用美信公司的MAX232芯片進行電平轉換。MAX232是專門為電腦的RS-232標準串口設計的接口芯片，功能比較強大。MAX232芯片與計算機連接的端口中有3個驅動端和5個接收端，因此可以同時進行多路通信。另外MAX232芯片的傳輸速率最高可以達235 kb/s。在所設計的串口通信電路系統中，單片機的數據通過RXD、TXD與MAX3232相連，經MAX3232完成電平轉換后成為RXD1、TXD1信號，再通過串口線與主機相連。

3 軟件系統設計

軟件主要包括：由微軟公司推出可視化，面向對象的結構化程序設計語言Visual Basic構成的上位機應用軟件與C語言編寫的下位機控制程序設計。

3.1 下位機軟件設計