基于RFID的分布式温度测试系统研究

论文摘要

近年来,随着科学技术的发展,尤其是通信技术、计算机技术和传感器技术的发展,将远程数据采集技术应用于温度测试领域,使人们对环境温度进行实时远程控制成为可能。远程无线温度测试系统涉及传感器、计算机、通信等多学科多领域,是国际上的前沿热点研究领域[1]。本课题设计的无线分布式温度测试系统具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势,而借助无线传输手段的远程数据采集系统,更具有工程造价和人力资源成本低,可靠性高,免维护等优点。本系统主要实现无线多点温度的测量以及与上位机的通信,本文系统阐述了无线多点温度测试系统的设计思想和实现方法,具体分析了各部分电路的设计原理,详细介绍了各部分的设计过程。无线分布式温度测试系统由温度采集部分、数据无线传输部分以及上位机通信三个部分组成。温度采集部分利用ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机AT89S51为控制中心,采用一线制数字温度传感器DS18B20将采集到的温度值送入单片机中进行数据处理;数据无线传输部分采用基于RFID技术的无线射频收发芯片nRF2401,通过软件配置可实现数据的无线高速传输;在上位机控制系统中,采用USB口作为计算机与测控网络的接口。驱动芯片采用PROLIFIC公司的USB TO RS232转换桥芯片PL2303HX,它能自动完成串行通信到USB传输的转换,非常容易实现具有USB接口的无线数据传输系统。本系统可以广泛的应用在小型无线数据终端、安全防火系统、生物信号采集、水文气象监控等领域。如果上位机之间采用RS485或CAN总线,则可以将该系统升级成一个无线通信网络,实现主机与多台上位机之间数据互相通信,具有更广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义和目的
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 无线通信技术的发展与现状
• 1.2.2 温度传感器技术的发展与现状
• 1.2.3 USB 技术的发展与现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 本章小结
• 第二章 无线分布式温度测试系统设计方案
• 2.1 无线分布式温度测试系统总体结构
• 2.2 温度传感器的方案设计与实现
• 2.2.1 模拟温度传感器
• 2.2.2 数字温度传感器
• 2.3 数据传输方案设计与实现
• 2.3.1 传输方式的选择
• 2.3.2 无线收发芯片的选择
• 2.4 与PC 机通信的方案设计与实现
• 2.4.1 与PC 机通信方式的选择
• 2.4.2 USB 驱动芯片的选择
• 2.5 微处理器的选择
• 本章小结
• 第三章 无线分布式温度测试系统硬件设计
• 3.1 温度采集部分电路的设计
• 3.1.1 温度传感器 DS18B20 简介
• 3.1.2 AT89S51 单片机简介
• 3.1.3 温度采集电路的实现
• 3.1.4 复位及晶振电路的实现
• 3.1.5 显示电路的实现
• 3.1.6 电源电路的实现
• 3.2 数据无线传输部分设计
• 3.2.1 无线收发芯片nRF2401 简介
• 3.2.2 无线传输部分电路的实现
• 3.3 USB 接口部分电路的设计
• 3.3.1 USB 驱动芯片PL2303HX 简介
• 3.3.2 USB 接口电路的实现
• 本章小结
• 第四章 无线分布式温度测试系统软件设计
• 4.1 温度采集部分程序设计
• 4.1.1 DS18B20 软件设计
• 4.1.2 温度采集部分软件设计
• 4.2 无线收发部分程序设计
• 4.2.1 nRF2401 通信程序设计
• 4.2.2 无线收发部分通信协议设计
• 4.2.3 无线多点温度测试系统的软件设计
• 4.3 主机部分软件设计
• 本章小结
• 第五章 无线分布式温度测试系统电路板制作与问题处理
• 5.1 电路板的制作
• 5.2 制板与布线
• 5.3 遇到的问题及解决方法
• 5.4 电路板的调试
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 硬件原理图
• 附录B 程序
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢