系统硬件电路设计
单个冷库温度无线监测系统的下位机主要是由单片机与温度传感器、无线射频收发器、键盘电路、显示电路、时钟电路等构成,上位机由单片机与无线射频收发器构成。下面将主要介绍上述几个模块的电路设计。上位机与下位机的单片机AT89C51($3.7875)的最小系统均如图3所示,图中外接晶体以及电容C2、C3构成并联谐振电路,它们起稳定振荡频率、快速起振的作用,其值均为30PF左右,晶振频率选6MHZ。外接复位信号采用的是上电复位和手动复位的结合。
本系统为多点温度测试,温度传感器DS18B20($2.0074)既可寄生供电也可外部电源供电。为了尽可能减少使用单片机的I/O口,我们采用外部电源供电方式。同时注意单总线上所挂接的DS18B20($2.0074)的数目不宜超过8个,否则需考虑总线驱动问题。其硬件连接电路如图4所示:
XBee Pro模块自带软件包,可以直接实现点对点的无线通讯,但需要提前将XBee Pro模块进行匹配,才能实现数据的无线通讯功能。因为单片机管脚电压为5V,而XBee Pro模块的管脚电压为3.3V,故若将两模块连接需使用光电隔离。其中上位机与下位机分别都有XBee Pro模块与单片机的连接,其硬件连接均如图5,设计采用的是独立式键盘,以查询方式工作。直接用I/O口线构成单个按键电路,每个按键占用一条I/O口线,每个按键的工作状态相互不会产生影响,其接口电路如图6所示:
P2.1口表示起动键,起动系统工作。P2.2口表示停止键,停止系统工作。P2.3口表示通道切换键,选择要观察的那路温度。P2.4口表示设限键,设定系统工作环境的范围。P2.5口表示加一键,数字“+”键,按一下则上限温度设定值加1。P2.6口表示减一键,数字“—”键,按一下则下限温度设定值减1。
显示电路采用的是如图7所示的共阴极七段数码管,显示方式为节约硬件资源的动态扫描方式。