一种超低功耗无线数字式温度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种超低功耗无线数字式温度传感器，包括温度传感器和单片机，所述单片机有两个，分别为第一单片机和第二单片机，所述第一单片机分别连接有温度传感器和第一无线收发芯片；所述第二单片机分别连接有第二无线收发芯片和上位机。本实用新型专利技术集成度高，工作稳定可靠、耗能低、通信距离远。设计中充分利用各芯片的低功耗特性，有效地延长了电池使用寿命。无线数据传输方式使用方便灵活。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于温度传感器制造领域，涉及一种数字式温度传 感器，尤其是一种超低功耗无线数字式温度传感器。
技术介绍
传感器在现场控制与测试系统中应用广泛。随着人们对传感器 性能的要求越来越高，传统传感器已经无法满足现有需求，于是在传 感器的研制中引入了以微处理器为代表的高新技术，将其称为数字式 传感器，这种数字式传感器是把被测参量转换成数字量输出的传感 器。它是测量技术、微电子技术和计算技术的综合产物，是传感器技 术的发展方向之一。数字式传感器一般是指那些适于直接地把输入量 转换成数字量输出的传感器，包括光栅式传感器、磁栅式传感器、码 盘、谐振式传感器、转速传感器、感应同步器等。广义说，所有模拟 式传感器的输出都可经过数字化(见模数转换器)而得到数字量输出， 这种传感器可称为数字系统或广义数字式传感器。数字式传感器的优 点是测量精度高、分辨率高、输出信号抗干扰能力强和可直接输入计 算机处理等。在数字传感器的发展当中，数字式温度传感器是重要一种，数 字式温度传感器得到了广泛的应用，但目前市场上的数字式温度传感 器基本都是需要实体数据线和电源线来连接的。而现今在工业、科学 研究以及医疗设备中，出现了大量需要进行通信的设备，这些设备通信距离较近、数据量较小、不适合布线。因此，要求数字式温度传感 器具有体积小、功耗低、成本低、使用方便等特点，这种实际生产中 对数字式温度传感器的要求已成为其发展的趋势。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种超低功 耗无线数字温度传感器。这种无线数字温度传感器不但体积小、功耗 低、成本低，而且通信距离远、通信可靠性高、使用方便。本技术的目的是通过以下技术方案来解决的这种超低功耗无线数字式温度传感器，包括温度传感器和单片 机，其特征在于所述单片机有两个，分别为第一单片机和第二单片 机，所述第一单片机分别连接有温度传感器和第一无线收发芯片；所 述第二单片机分别连接有第二无线收发芯片和上位机。上述温度传感器为DS18B20芯片；所述第一单片机和第二单片 机均为PIC16F73;所述第一无线收发芯片和第二无线收发芯片均采用nRF901;所述上位机为微型计算机。以上所述第二单片机通过RS232接口与上位机通信。本技术具有以下有益效果1)耗能低作为一款专门为低功耗系统而设计的无线数字温度传感器，具有低电平供电、低功耗的特点，其供电电压为3V，在发 送状态下，系统电流为0.75^;在休眠状态下，系统电流小于10//X。 该温度传感器的休眠时间为2.3s，工作时间为0.6s，这样，5400mAh 的锂电流可以使用3年半。2) 通信可靠经过对该无线温度传感器的测试，在数据速率为100kbps、通信距离为30m(市区内)时，通信误码率为1CT2 1(T4。在 物理层，模块采用曼彻斯特编码技术发送数据，从而保证通信中的同 步问题；而在数据链路层，使用CRC(循环冗余编码)进行数据帧校验， 用以保证数据到达用户应用层以后的可靠性。3) 通信距离远本技术的发送功率为10dBm，而在数据速 率为100kbps、通信二进制误码率为10—2的条件下，模块的接收灵敏 度为-100dBm，在市区环境中，可靠通信距离为40m。4) 而且本技术都采用集成芯片实现温度的采集，数据处理 以及数据的无线传输，其高度集成的特点使得其自身体积非常小，使 用极为方便，同时本技术采用常见芯片，有效降低了成本。附图说明图1为本技术的功能模块框图2为本技术的温度测量电路图3为本技术的无线收发电路图4为本技术的温度测量工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细描述参见图1，本技术整体包括两大部分发射机部分和接收机 部分，其中发射机部分包括温度传感器、第一单片机和第一无线收发 芯片，接收机部分包括第二无线收发芯片、第二单片机和上位机。所 述第一单片机分别双向连接有温度传感器和第一无线收发芯片；所述第二单片机分别双向连接有第二无线收发芯片和上位机。以上温度传感器为DS18B20芯片；第一单片机和第二单片机均为PIC16F73;第 一无线收发芯片和第二无线收发芯片均采用nRF901 (单片射频收发 芯片)；上位机为微型计算机。以上各个芯片均使用电池供电。 以下具体说明本技术各部分的连接情况-(1) 温度测量电路图2所示为本技术的温度测量电路，温度测量电路主要是 温度传感器和第一单片机，温度传感器采用Dallas公司生产的l-Win 总线数字温度传感器DS18B20。第一单片机选用PIC16F73单片机， 其中DS18B20的VDD端子与PIC16F73的RCO端子连接，DS18B20 的DQ端子与PIC16F73的RC1端子连接。DS18B20是3弓|脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为 -55°C +125°C，可编程为9位-12位MD转换精度，测温分辨率可 达0.0625'C，被测温度以带符号扩展的16位数字量方式串行输出； 其工作电源既可从端脚引入，也可采用寄生电源方式产生。图中是本 技术的电源连接方式，其采用从端脚引入工作电源方式。(2) 无线收发电路如图3，本技术的无线收发电路分为两部分，为第一无线收 发芯片和第二无线收发芯片，它们都是采用Nordic公司生产的 nRF901 (单片射频收发芯片)，这种芯片具有发送和接收信号的功能， 芯片内置数据协议和CRC检错，输出功率和通信频道可通过程序配 置。芯片能耗非常低，以-10dBm的功率发射时，工作电流只有llmA，接收时工作电流只有12.5mA，多种低功率工作模式，节能设计更方 便。其连接关系如图3，不论是在发射机部分还是在接收机部分， nRF901 (单片射频收发芯片)都是与PIC16F73 (单片机)连接，其 各端子的连接关系如图中所示。 (3)信号显示-在接收机部分，作为第二单片机的PIC16F73通过RS232接口 与微型计算机(PC)连接，将接收到的温度信号传递给PC，并在PC 机中显示所测温度值。以下详细说明本技术的整个工作过程，如图4: 当发射机部分上电后，第一单片机(如图l所示，以下简称DI) 配置第一无线收发芯片(即nRF901单片射频收发芯片，以下简称 NI)为接收模式，然后DI进入休眠状态，NI处于待机状态，等待第 二无线收发芯片(以下简称NII)发射过来的信号。当NI接收到NII 发射过来的信号后，NI启动DI的外部中断，从而唤醒睡眠中的DI。 随后，DI配置NI为发射模式，将测到的温度值发射出去。待全部温 度值全部发射完毕后，DI设置NI为掉电模式，然后DI进入睡眠状 态。由看门狗(WDT)计时，2.3s后WDT溢出唤醒沉睡中的DI， DI配置NI为发射模式，发射数据。待全部温度值全部发射完毕后， DI设置NI为掉电模式，然后DI进入睡眠状态。发射机就这样周而 复始地工作。当接收机部分上电后，第二单片机(以下简称DII)先配置NII 为发射模式，发射信号给NI，告知NI现在可以开始工作了。然后DII配置Nil为接收模式，等待接收NI发送过来的温度值。当Nil 接收到有效温度值后，DII对温度值进行数字滤波后，将正确的温度 值经过RS23本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低功耗无线数字式温度传感器，包括温度传感器和单片机，其特征在于：所述单片机有两个，分别为第一单片机和第二单片机，所述第一单片机分别连接有温度传感器和第一无线收发芯片；所述第二单片机分别连接有第二无线收发芯片和上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兀旦晖，杨萍，赵晨飞，李秦君，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]