本實用新型的實施例涉及一種基于射頻技術的無線溫度檢測器。

背景技術：

溫度是一個非常重要的參數(shù)，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事和生活等許多領域，都需要實時了解溫度數(shù)據(jù)；比如,倉庫、農田、塑料大篷以及其他生產過程，溫度變化不合要求會影響品質；精密儀器、半導體器件,溫度過高會導致性能降低；另外,人們的生活質量提高,對室內環(huán)境的高要求也需要對溫度的適時監(jiān)控,由此可見,溫度的測量應用范圍非常廣。

目前，溫度測量大部分是采用有線型，有線測溫存在布線復雜，線路容易老化等問題，而且在一些環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境和戶外環(huán)境，工作人員不適合長時間現(xiàn)場人工采集數(shù)據(jù)，而且傳統(tǒng)的有線溫度測量只適用在靜止的物體測量上。但是，隨著大量、廉價和高度集成的無線模塊的普及,以及其它無線通信技的運用,實現(xiàn)無線的高效溫度測量已經(jīng)成為現(xiàn)實。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提供一種結構簡單，可靠，功耗較低，可多點采集溫度并以射頻技術傳送和接收的無線溫度檢測器。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用了如下技術方案：一種基于射頻技術的無線溫度檢測器，其包括至少一個溫度采集裝置，和主控裝置，其中，

至少一個溫度采集裝置分別包括：從機電源模塊，輸出穩(wěn)壓直流電；溫度傳感器，用于檢測環(huán)境溫度并發(fā)出溫度信號；從控制器，與溫度傳感器耦合，接收并處理溫度信號；無線發(fā)射器，與從控制器耦合，接收從控制器處理后的溫度信號，并按照通信協(xié)議打包后發(fā)射出；

主控裝置包括：主機電源模塊，輸出穩(wěn)壓直流電；無線接收器，接收無線發(fā)射器送來的數(shù)據(jù)包，并按照通信協(xié)議拆包；主控制器，與無線接收器耦合，接收并處理、保存溫度信號；工控串口屏，與主控制器耦合，用于顯示溫度采集裝置序號及其溫度值；按鍵電路，與主控制器耦合，用于切換選擇連接溫度采集裝置。

此外，本實用新型還提供如下附屬技術方案：

優(yōu)選地，從機電源模塊包括穩(wěn)壓電源電路和備用電池，穩(wěn)壓電源電路包括第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片，第一穩(wěn)壓芯片的型號為ASM1117-5，輸出5V穩(wěn)壓直流電，第二穩(wěn)壓芯片的型號為ASM1117-3.3，輸出3.3V穩(wěn)壓直流電；備用電池輸出電壓為3.3～5V。

優(yōu)選地，從控制器包括從單片機和外圍電路，該從單片機的型號為 PIC16F886，外圍電路包括復位電路，晶振電路以及指示電路，晶振電路的晶振頻率為20MHz。

優(yōu)選地，溫度傳感器的型號為DS18B20，其P2引腳接于單片機P28引腳，并且P2引腳與VCC端之間接有上拉電阻。

優(yōu)選地，無線發(fā)射器采用NRF24L01無線收發(fā)芯片，其P2、P3、P4、P5、P6、 P7引腳分別接于從單片機的P23、P22、P21、P26、P25、P24引腳。

優(yōu)選地，主機電源模塊包括穩(wěn)壓電源電路和備用電池，穩(wěn)壓電源電路包括第三穩(wěn)壓芯片和第四穩(wěn)壓芯片，第三穩(wěn)壓芯片的型號為ASM1117-5，輸出5V穩(wěn)壓直流電，第四穩(wěn)壓芯片的型號為ASM1117-3.3，輸出3.3V穩(wěn)壓直流電；備用電池輸出電壓為3.3～5V。

優(yōu)選地，主控制器包括主單片機和外圍電路，該主單片機的型號為 PIC16F886，外圍電路包括復位電路，晶振電路以及指示電路，晶振電路的晶振頻率為20MHz。

優(yōu)選地，無線接收器采用NRF24L01無線收發(fā)芯片，其P2、P3、P4、P5、P6、 P7引腳分別接于主單片機的P23、P22、P21、P26、P25、P24引腳。

優(yōu)選地，工控串口屏的型號為DC86c035，其P1、P2引腳分別接主單片機 P10、P11引腳。

優(yōu)選地，主控裝置還包括報警電路，報警電路包括三極管，蜂鳴器，以及發(fā)光二極管，三極管的基極接主控制器，發(fā)射極接所述主機電源模塊，集電極接蜂鳴器和發(fā)光二極管。

相比于現(xiàn)有技術，本實用新型的優(yōu)勢在于：本實用新型的無線溫度檢測器是一種基于射頻技術的無線溫度檢測裝置，其包括至少一個溫度采集裝置(從機)，和主控裝置(主機)，從機測量溫度并無線發(fā)射溫度信號，主機負責與從機通信并完成顯示任務，具有結構簡單，數(shù)據(jù)檢測、傳輸可靠，功耗較低，可多點采集溫度的優(yōu)勢。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例或相關技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實用新型的一些實施例，并非對本實用新型的限制。

圖1是本實用新型的實施例的基于射頻技術的無線溫度檢測器的結構框圖。

圖2是一個溫度采集裝置的結構框圖。

圖3是溫度采集裝置的電路圖。

圖4是主控裝置的結構框圖。

圖5是主控裝置的電路圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型技術方案作進一步非限制性的詳細描述。

圖1示出了本實施例的無線溫度檢測器的基本結構模塊。見圖1，無線溫度檢測器包括至少一個溫度采集裝置100(從機)，和主控裝置200(主機)，溫度采集裝置分布在各個待測點，實時檢測該處溫度并將溫度信號以無線傳輸方式發(fā)射給主控裝置，主控裝置接收溫度信號并顯示，如若超出預定值可報警。

見圖2，溫度采集裝置包括：從機電源模塊1，溫度傳感器2，從控制器3，以及無線發(fā)射器4。其中，從機電源模塊1包括穩(wěn)壓電源電路和備用電池，輸出 3.3V和5V穩(wěn)壓直流電，供給整個裝置使用；溫度傳感器2用于實時檢測周圍環(huán)境溫度，生成溫度信號并送出；從控制器3接收溫度信號，經(jīng)處理后送給無線發(fā)射器4；無線發(fā)射器4按照相應的通信協(xié)議對溫度信號進行打包處理，然后發(fā)射出去，待主控裝置接收。具體電路如圖3所示：

從機電源模塊1的穩(wěn)壓電源電路包括第一穩(wěn)壓芯片U6和第二穩(wěn)壓芯片U7；其中，第一穩(wěn)壓芯片U6的型號為ASM1117-5，輸入5～9V直流電，輸出5V穩(wěn)壓直流電，供給溫度傳感器2和從控制器3；第二穩(wěn)壓芯片U7的型號為 ASM1117-3.3，輸入5V直流電，輸出3.3V穩(wěn)壓直流電，供給無線發(fā)射器4。從機電源模塊1的備用電池輸出電壓為3.3～5V。

從控制器3包括從單片機U1和外圍電路。本實施例的從單片機U1的型號為PIC16F886；外圍電路包括復位按鍵S1，去抖電容C7，上拉電阻R1，第一負載電容C8，第二負載電容C9，第一晶振Y1，以及發(fā)光二極管D2和電阻R3，開機按鍵S1與去抖電容C7并聯(lián)，并且接5V電源，去抖電容C7的容值為10μF，上拉電阻R1一端分別與開機按鍵S1和去抖電容C7串聯(lián)，另一端分別與第一負載電容C8和第二負載電容C9串聯(lián)，第一負載電容C8與第二負載電容C9的容值均為20pF，并且相互并聯(lián)，并分別接于從單片機的P18引腳和P19引腳，第一晶振Y1的頻率為12MHz，其兩端分別接于從單片機的P18引腳和P19引腳，發(fā)光二極管D2陽極接5V電源，陰極接電阻R3一端，電阻R3另一端接從單片機P29引腳，從單片機U1通電運行后，發(fā)光二極管D2亮。

溫度傳感器2(U3)的型號為DS18B20，其P1腳接地，P2引腳接于從單片機U2的P28引腳，P3引腳接VCC端，即5V電源，P2引腳與VCC端之間接有上拉電阻R2，阻值為10K。DS18B20具有獨特的單總線接口方式，僅需使用1個端口就能實現(xiàn)與從單片機的雙向通訊，而且采用了數(shù)字信號輸出提高了信號抗干擾能力和溫度測量精度。具有負壓特性，因此電源極性接反時也不會燒毀。測溫范圍為-55℃～125℃，在-10～85℃范圍內精度為±0.5℃。在1條總線上可以同時使用多個DS18B20，因此可以實現(xiàn)多點測溫系統(tǒng)。當測量溫度超過給定范圍時可以報警，并且還能識別是超過還是低于。綜上所述，本實施例的溫度傳感器2具有成本低、體積小、抗干擾強等優(yōu)點。

本實施例，無線發(fā)射器4采用NRF24L01無線收發(fā)芯片U2，其P1引腳接地， P2、P3、P4、P5、P6、P7引腳分別接于從單片機U2的P22、P21、P20、P25、 P24、P23引腳，P8引腳接3.3V電源。NRF24L01無線收發(fā)芯片U2工作于2.4GHz～ 2.5GHz ISP頻段，內置頻率全成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可配置。 NRF24L01無線收發(fā)芯片U2功耗低，在以-6dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有 9mA；接收時，工作電流只有12.3mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。本實施例的NRF24L01無線收發(fā)芯片U2主要特性如下： GFSK調制；硬件集成OSI鏈路層；具有自動應答和自動再發(fā)射功能；片內自動生成報頭和CRC校驗碼頭數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s或2Mb/s；SPI速率為0Mb/s～ 10Mb/s；125個頻道與其他NRF24系列射頻器件相兼容。

見圖4，主控裝置包括：主機電源模塊10，無線接收器11，主控制器12，工控串口屏13，按鍵電路14，以及報警電路15。主機電源模塊10同樣包括穩(wěn)壓電源電路和備用電池，輸出3.3V和5V穩(wěn)壓直流電，供給整個裝置使用；無線接收器11實時接收無線發(fā)射器4發(fā)射出來的數(shù)據(jù)包，并將收到的數(shù)據(jù)包按照相應的通信協(xié)議拆包，獲取溫度信號后送給主控制器12；主控制器12接收溫度信號，經(jīng)處理、保存后送給工控串口屏13顯示，工控串口屏13還可顯示從機電量、主機電量、以及從機序號；按鍵電路14可切換選擇連接溫度采集裝置；報警電路15用于發(fā)出聲光報警。具體電路如圖5所示：

主機電源模塊10的穩(wěn)壓電源電路包括第三穩(wěn)壓芯片U9和第四穩(wěn)壓芯片U8；其中，第三穩(wěn)壓芯片U9的型號為ASM1117-5，輸入5～9V直流電，輸出5V穩(wěn)壓直流電，供給主控制器12和工控串口屏13；第四穩(wěn)壓芯片U8的型號為 ASM1117-3.3，輸入5V直流電，輸出3.3V穩(wěn)壓直流電，供給無線接收器11，按鍵電路14和報警電路15。主機電源模塊10的備用電池輸出電壓為3.3～5V。

主控制器12包括從單片機U4和外圍電路。本實施例的從單片機U1的型號為PIC16F886；外圍電路包括復位按鍵S2，去抖電容C10，上拉電阻R4，第三負載電容C11，第四負載電容C12，第二晶振Y2，以及發(fā)光二極管D3和電阻R5，開機按鍵S2與去抖電容C10并聯(lián)，并且接5V電源，去抖電容C10的容值為10 μF，上拉電阻R4一端分別與開機按鍵S2和去抖電容C10串聯(lián)，另一端分別與第三負載電容C11和第四負載電容C12串聯(lián)，第三負載電容C11與第四負載電容C12容值均為20pF，并且相互并聯(lián)，并分別接于主單片機U4的P18引腳和 P19引腳，第二晶振Y2的頻率為12MHz，其兩端分別接于主單片機U4的P18引腳和P19引腳，發(fā)光二極管D3陽極接5V電源，陰極接電阻R5一端，電阻R5 另一端接主單片機U4的P29引腳，主單片機U4通電運行后，發(fā)光二極管D3亮。

本實施例，無線接收器11采用NRF24L01無線收發(fā)芯片U5，其P1引腳接地， P2、P3、P4、P5、P6、P7引腳分別接于主單片機U4的P23、P22、P21、P26、 P25、P24引腳，P8引腳接3.3V電源。無線接收器11的優(yōu)點與無線發(fā)射器4基本相同，不同是無線接收器11的工作是接收數(shù)據(jù)包并拆包。

本實施例，工控串口屏的型號為DC86c035，其P1、P2引腳分別接主單片機 P10、P11引腳。DC86c035工控串口屏，無操作系統(tǒng)，純硬件驅動顯示，上電即刻運行，顯示速度快。環(huán)境操作人性化，界面美觀大方。

按鍵電路14包括三個按鍵S1、S2、S3，該三個按鍵分別接主單片機U4的 P15，P16，P17引腳，用于實現(xiàn)切換選擇連接溫度采集裝置，即切換選擇接收哪一個從機發(fā)射出的數(shù)據(jù)包，以及模塊調整功能和待機。

報警電路包括三極管Q1，蜂鳴器B1，以及發(fā)光二極管D4，三極管Q1的基極接主單片機U4的P27引腳，發(fā)射極接5V電源，集電極接蜂鳴器B1和發(fā)光二極管D4。經(jīng)過溫度采集裝置送來溫度給主單片機U4處理，主單片機U4將該溫度值與預設值對比，超出預設值時，P27引腳輸出高電平，蜂鳴器B1和發(fā)光二極管D4通電報警。

綜上所述，本實用新型的無線溫度檢測器是一種基于射頻技術的無線溫度檢測裝置，本檢測器包括至少一個從機和一個主機，從機測量溫度并無線發(fā)射溫度信號，主機負責與從機通信并完成顯示任務，具有結構簡單，數(shù)據(jù)檢測、傳輸可靠，功耗較低，可多點采集溫度的優(yōu)勢。

需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。