郭海丽

衡水学院电子信息工程学院,河北 衡水 053000

温度这个环境变量对我们的生产、生活都有着重要的影响，实现对温度的检测与控制效果常常与农业、工业上的生产效率、生产安全、能源管理等各项经济技术指标息息相关。随着科技的发展和社会生产力水平的不断进步，温度控制在人们的生产生活中发挥着越来越重要的作用，因此各个领域对温度控制的稳定性和可靠性等要求也越来越高。

目前市面上的温度控制系统大部分采用有线的方式进行数据的传输和控制，传统的有线传输方式往往会受到环境、质量、功能要求和传输距离等多方面的限制，使得生产成本和使用成本大大增加，造成大量的人力、物力和财力的浪费。除此之外，工业生产中存在着各种需要温度测量和控制的场合，有些场合存在大量的危险因素或是环境恶劣，不适合人靠近。因此在这种情况下，采用无线数据传输是非常有必要的，无线温度控制系统能够使生产过程更加安全，系统安装和维护更加方便[1]。

1 系统设计方案

本设计是由STC89C52单片机作为控制芯片，以及ISD1720语音录放芯片、数字温度传感器DS18B20、NRF2401无线收发模块和液晶屏构成的无线温度控制系统。整个系统由单片机控制部分、液晶显示部分、语音控制部分、温度采集部分和无线传输部分组成。单片机控制部分由两块单片机构成，一个作为主机单片机的控制芯片，一个作为从机单片机的控制芯片；液晶显示部分由两块液晶屏组成，LCD12864液晶屏作为主机系统的显示屏，LCD1602液晶屏作为从机的显示屏。

ISD1720芯片可以录制声音进行语音播报从机的当前温度；无线传输部分由两块NRF2401无线收发模块分别作为主机系统和从机系统的数据传输通道。本设计的无线温度控制系统能够实时检测从机的当前温度，同时能够在主机和从机的液晶屏上实时显示，主机系统上有加热和降温按键[2]，能够将从机的温度调节到设定的温度，还能语音播报从机的当前温度，大大提高人们的工作效率。系统设计总体方案框图如图1所示。

图1 系统设计总体方案框图

2 系统主要硬件电路设计

2.1 无线模块的电路

本系统的无线数据传输模块采用的是NRF2401无线收发模块，因为NRF2401无线收发模块是用3.3V电源供电，可以与同样也是3.3V供电的单片机或其他微控制器直接连接，但是如果与5V供电的单片机连接时，连接的引脚需要接限流电阻，防止模块被烧坏。本次NRF2401无线收发模块是与5V供电的STC89C52单片机相连接的，因此需要接限流电阻。无线收发模块的电路原理图如图2。

图2 无线收发模块的电路原理图

2.2 语音芯片的电路

本系统的语音芯片采用的是ISD1720，该芯片的功能很强大，具有录音、播放、擦出录音、快进、音量控制、芯片复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可以完成，操作简单。语音芯片的电路原理图如图3所示。

图3 语音芯片的电路原理图

2.3 电源模块

本系统的电源由三部分组成：5V、3.3V和12V，主机单片机系统电源由5V电源经过充分滤波后一部分传给主机单片机，另一部分传给AMS1117电源降压模块，该模块再将5V电压降到3.3V，经过充分滤波供给NRF2401无线收发模块，使其正常工作[3]。从机系统是由外部12V电源供给继电器用来驱动恒温加热板的，再经过一个LM7805电路将12V电压降到5V，经过充分滤波，一部分传给从机单片机，使其可以正常工作，带动相应的负载，另一部分传给AMS1117电源降压模块，将5V降到3.3V，经过充分滤波，再供给从机上的NRF2401无线收发模块。

3 软件设计思路

本设计的软件工程很复杂，由主机系统程序和从机系统程序两部分组成。主机系统的程序是控制NRF2401模块一直处于工作在接收状态，当有按键被按下时进入发射状态，同时停止接收，当发射结束后，自动跳出，进入接收状态。从机系统的控制程序是控制从机上的NRF2401模块用标志位循环工作在发射接收状态，当发射结束后，自动定义标志位使其进入接收状态，然后再跳出接收状态，进入发射状态，如此循环[4]。本次主从机通信是经过大量测试程序得到NRF2401模块是单收单发型器件，不能同时工作在既接收又发送的状态下，后来经过多次调试才通信成功。

4 结语

本设计以STC89C52单片机为控制芯片的无线温度控制系统，在软件方面和硬件方面都基本实现了实时采集从机的当前温度、语音播报从机的当前温度和主机通过NRF2401无线收发模块发送命令来控制从机的加热和降温等功能。在硬件设计上采用了LCD12864液晶显示屏作为主机的显示器，这款液晶屏带有中文字库，能够很清楚直观地看到从机的当前温度、设定的温度以及从机的当前状态，适合各种文化水平的人使用。从机系统上采用了一块LCD1602液晶屏来显示从机的当前温度。本操作系统适合各种恶劣条件下使用，工作温度范围很广，抗干扰性很强，有很强的实时性。