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摘要
集成化智能传感器概念的提出仅仅十余年,但近年发展很快,国外刊物上关于新型集成化智能传感器研制的报道很多,国内一些著名高校和研究所也在开展此类工作。和经典的传感器相比,集成化智能传感器具有体积小、成本低、功耗小、速度快、可靠性高、精度高以及功能强大等优点。集成化智能传感器的优点使它成为目前传感器研究的热点和传感器发展的主要方向,必将主宰下个世纪的传感器市场。
本文的数字化无线温度传感器具有集成化、智能化的特点，它由温度测量（发射部分）、温度处理（接收部分）和温度值显示（上位机）三部分构成。温度测量采用一线制数字温度传感器DS18B20，其体积小，集成度高，自带A/D，功耗低。处理器选用低功耗单片机PIC16F74。温度传输采用超低功耗发射接收模块PTR4000，以 方式与处理器通讯。PTR4000在测量点接收传感器的数据并把数据以无线方式传输出去，接收部分通过接受模块（PTR4000）接收数据，并进行数字滤波，同时将接收到的数据以异步串行通信方式传给上位机。
关键词 PIC16F74 低功耗 无线 数字化 I2C总线
The design of the temperature transducer of digitize wireless
Abstract
The integration turns the submission of the brain sensor, transducer notion only more than ten years, but the recent years shape is very quick。 The sensor, transducer of the sum classic compare, the integration turns the sensor, transducer of brain to have the solid measure sterigma, cost low, the work consumes the sterigma, partial velocity quick, the reliability higher -, the accuracy higher - and the function strong etc. merit.The integration turns the merit of the sensor, transducer of brain to make it become the hot spot of the sensor, transducer research and the cardinal direction of the sensor, transducer shape currently, will dominate the sensor, transducer market place of the next age necessarily.
The textual temperature transducer,temperature sensor of digitize wireless has namely the integration turn, the brain turn of characteristics, it is measure( the emission fraction) by the gradient of temeprature, the gradient of temeprature treating( the reception fraction) sum gradient of temeprature is worth three fraction constituents of display( the place of honor machine).The gradient of temeprature survey adoption is a glimmer of to make the numerical temperature transducer,temperature sensor DS18B20. The low work of the treater application consumes the single sheet machine PIC16F74.The gradient of temeprature transmission adopts the super and low work to consume the emission reception shuttering cake PTR4000, with the mode and treater telecommunications.PTR4000 at measure the data of the dot reception sensor, transducer amalgamation the data the transmission goes out by wireless, receiving the fraction to pass to accept the shuttering cake( PTR4000) receive data, the data that will receive passes the place of honor machine with the nonsynchronous string row correspondence method at the same time.
Keywords: PIC16F74 low_Power Wireless Digital
目录
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Abstract. 2
第一章 选题背景... 4
1.1研究内容... 4
1.2国内、国外现状及发展情况... 4
1.3来源及意义... 6
第二章 方案论证... 7
2.1 总体方案设计... 7
2.2 传感器方案... 7
2.3 微处理器方案... 8
2.4 射频模块方案... 8
2.5 串行通讯方案... 9
第三章 硬件原理与实现... 10
3.1 PIC系列单片机... 10
3.1.1 PIC系列微控制器硬件结构特点... 10
3.1.2 PIC系列微控制器技术性能特点... 12
3.1.3 PIC16F74单片机... 14
3.2 温度传感器DS18B20. 21
3.3无线模块PTR4000. 24
3.4串行接口... 27
第四章 技术要点... 28
4.1低功耗设计... 28
4.1.1 实现低功耗的措施... 28
4.1.2 嵌入式系统中的零功耗设计... 29
4.1.3本设计中的低功耗技术... 31
4.2 软件抗干扰技术... 32
4.2.1软件出错对系统的危害... 32
4.2.2数字滤波方法... 32
4.2.3软件冗余技术... 35
4.3 I2C总线技术... 36
第五章 软件设计... 39
5.1 温度采集程序的实现... 39
5.2 PTR4000的软件编程... 45
5.3 上位机界面设计... 47
5.4 工作流程... 48
结束语... 49
致 谢... 50
参考文献... 51
附录A 程序流程图... 52
附录B 硬件外观图... 53
附录C 程序清单... 54
附录D 硬件原理图... 67
第一章 选题背景
1.1研究内容
本课题的研究涉及两方面内容，其一是无线通讯技术，其二是数字化传感器技术。在将这两方面结合到一起的同时，研究低功耗的设计方法及无线传输中抑制噪音的滤波算法。
在以单片机为核心的控制硬件电路设计上，采用及筛选低功耗的电子元件与集成电路，进行低功耗线路设计和线路板优化；在软件控制上采用降低功耗的休眠技术及采样周期优化，以期达到最大限度地降低计量仪表功耗，延长电池寿命。
本设计中的测温范围在0℃～100℃之间，测温精度为±0.2℃，要求静态功耗电流小于10 ，动态功耗电流小于8mA，无线传输距离大于10米，传输速率为19.2Kbps.
本设计中利用无线技术和数字化集成温度传感器技术，研制数字化无线集成温度传感器，以确保热量表一体化，解决现有热量表需有线测量回水温度带来的可靠性、安全性差等诸多问题。
1.2国内、国外现状及发展情况
目前集成化智能传感器技术发展非常迅速，然而由于我国国有资金和技术等方面的不足,在此方面的研究上同国外的差距还很大。
集成化智能传感器研制是较新的发展方向，具有广阔的市场空间，它主要利用集成电路的工艺和微机械加工技术取得研究进展，但比国外集成电路的主流工艺要落后到两代以上。如果我国把集成智能传感器的研制和生产作为半导体工艺的主要发展方向之一，就可以在现有的集成电路工艺和微机械加工的优势的基础上另辟蹊径，使集成智能传感器的研制与生产具有一定功能模块化能力，为传感器产业的集成化智能化发展积累新的技术经验，并拓展应用领域的广泛性，使其成为未来传感器发展的主流。
电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃起来，近年来随着半导体技术的迅猛发展，国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制，国内一些著名的高校和研究所也积极跟进，集成化智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。
大规模集成电路技术和微机械加工技术的迅猛发展，为传感器向集成化、智能化方向发展奠定了基础，集成智能传感器在应用领域成为传感器发展的新趋势。
