專利名稱：無線溫度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量端與顯示端分離、無線遠(yuǎn)程傳送的溫度測量儀，特別適用于對危險(xiǎn)地帶或者惡劣環(huán)境等要考慮人身安全場合的溫度測量。
背景技術(shù)：
目前，市場上存在的溫度儀普遍采用熱電偶傳感器測量溫度。熱電偶靜態(tài)特性較差，具有非線性、回差等缺點(diǎn)，測量準(zhǔn)確度不夠高；且傳感器輸出是模擬量，需經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能為單片機(jī)處理，A/D轉(zhuǎn)換的模擬通道也極易受到各種來源的信號(hào)干擾，為此需做抗干擾措施，種種考慮增加了電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本負(fù)擔(dān)。另外，市場上的溫度儀基本上僅考慮了一般場合的使用，涉及到人身安全的環(huán)境溫度測量并不適用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述種種的缺陷和不足，本實(shí)用新型提供了一種基于DS18B20的無線遠(yuǎn)傳溫度測量儀，它采用DALLAS的集成式單片溫度傳感器，以一線方式與單片機(jī)連接，由于采用數(shù)字脈沖方式傳輸信號(hào)可直接與單片機(jī)進(jìn)行讀寫通信，不需要增加額外的外圍接口電路。DS18B20溫度傳感器線性度高，不易受到外部干擾，讀數(shù)穩(wěn)定；另外還采用無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)測量端與顯示端的分離，測量端可以遠(yuǎn)離使用者置于各種惡劣環(huán)境測量，測量端可以將測得溫度數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳至顯示端使使用者能夠安全地讀取被測環(huán)境的溫度。顯示端設(shè)置功能鍵可以完成開啟、上限溫度加一、下限溫度加一、報(bào)警溫度設(shè)置、歷史溫度查詢等操作。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:無線溫度測量儀分為測量端與顯示端。測量端包括測量盒、溫度傳感器探頭、兩節(jié)7號(hào)電池、無線通信模塊、手持伸縮桿、測量端電路模塊。溫度傳感器探頭U3貼于測量盒正表面，測量盒上表面通孔用于允許無線通信模塊天線柱伸出測量盒，兩節(jié)7號(hào)電池固定于測量盒內(nèi)，手持伸縮桿一端與測量盒通過螺紋緊連，伸縮桿配外螺紋而測量盒配內(nèi)螺紋，伸縮桿由兩節(jié)組合而成，伸長時(shí)可達(dá)距離3米，縮短時(shí)可至1.6米，伸縮桿下端處設(shè)計(jì)有手握形的握把適合使用者握持。測量電路包括溫度傳感器DS18B20U3的接口電路、無線通信模塊U2的接口電路、單片機(jī)Ul的主控電路；傳感器接口電路由電容C2、電阻R2、DS18B20U3組成；DS18B20U3第一腳接電源地，第三腳接電源正極，電容C2接于電源正負(fù)極之間；第二腳接單片機(jī)Ul的P2.5，同時(shí)接電阻R2 —端，電阻R2的另一端接電源正極；無線通信模塊U2接口電路第一腳接地，第二腳接電源正極，第四腳接單片機(jī)Ul的P3.0，第三腳接單片機(jī)Ul的P3.1 ;單片機(jī)Ul的主控電路由晶振Y1、電容C5、電容C6、電容Cl、電阻R1、發(fā)光二極管VDl和電阻R3組成；晶振Yl —端接單片機(jī)Ul的XTAL2，同時(shí)連接電容C5到地；另一端接單片機(jī)Ul的XTALl，同時(shí)連接C6到地；電阻Rl和電容Cl構(gòu)成單片機(jī)Ul的復(fù)位電路；C1 一端接電源正極，另一端連接電阻Rl到地，RU Cl之間引出線連接到單片機(jī)Ul的RST腳；發(fā)光二極管VDl和電阻R3 —端組成單片機(jī)Ul的工作指示電路； VD1正極接電阻R3到電源正極，負(fù)極接單片機(jī)Ul的P2.3 ;電容C3和C4構(gòu)成電源濾波電路；C3 —端與C4 一端共同連接到電源正極，C3、C4的另一端共同連接到電源地；顯示端包括顯示盒、功能鍵與LED顯示器、兩節(jié)7號(hào)電池、無線通信模塊、顯示端電路模塊。顯示端元件全部置于顯示盒內(nèi)，顯示盒正表面刳出長條形以放置四位LED顯示器，顯示盒上表面通孔用于允許無線通信模塊天線柱伸出顯示盒。LED顯示器下方刳出四個(gè)小孔以容納四個(gè)功能鍵，并以塑料膜覆蓋在除了 LED顯示器之外的顯示盒表面。功能鍵正上方位置的塑料膜印上功能鍵相應(yīng)的功能文字。兩節(jié)7號(hào)電池置于顯示盒內(nèi)，可以從顯示盒反面打開拆卸蓋更換電池。顯示電路包括顯示器與功能鍵接口電路、報(bào)警電路、無線通信模塊U5的接口電路、單片機(jī)U4的主控電路；顯示器接口電路由LED數(shù)碼管DS1、DS2、DS3，電阻 RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20，三級管 Ql、Q2、Q3 構(gòu)成；電阻 RlO一端連接單片機(jī)U4的Pl.0,另一端連接DSl、DS2、DS3的a腳；電阻Rll —端連接單片機(jī)U4的Pl.1，另一端連接DS1、DS2、DS3的b腳；電阻R12 —端連接單片機(jī)U4的Pl.2，另一端連接DSl、DS2、DS3的c腳；電阻R13 —端連接單片機(jī)U4的Pl.3，另一端連接DSl、DS2、DS3的d腳；電阻R14 —端連接單片機(jī)U4的Pl.4，另一端連接DSl、DS2、DS3的e腳；電阻R15 一端連接單片機(jī)U4的Pl.5，另一端連接DS1、DS2、DS3的f腳；電阻R16 —端連接單片機(jī)U4的Pl.6，另一端連接DSl、DS2、DS3的g腳；電阻R17 —端連接單片機(jī)U4的Pl.7，另一端連接DSl、DS2、DS3的Dp腳；電阻R18 —端連接單片機(jī)U4的P2.0,另一端連接三極管Ql的b腳；三極管Ql的e腳連接到電源地，三極管Ql的c腳連接到DSl的3腳和8腳；電阻R19 —端連接單片機(jī)U4的P2.1，另一端連接三極管Q2的b腳；三極管Q2的e腳連接到電源地，三極管Q2的c腳連接到DS2的3腳和8腳；電阻R20 —端連接單片機(jī)U4的P2.2，另一端連接到三極管Q3的b腳；三極管Q3的e腳連接到電源地，三極管Q3的c腳連接到DS3的3腳和8腳；功能鍵接口電路由功能鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4以及電阻R5、R6、R7、R8構(gòu)成；功能鍵KEYl —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.5腳并同時(shí)連接到電阻R5 —端，電阻R5另一端連接到電源正極；功能鍵KEY2 —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.4腳并同時(shí)連接到電阻R6 —端，電阻R6另一端連接到電源正極；功能鍵KEY3 一端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.3腳并同時(shí)連接到電阻R7 —端，電阻R7另一端連接到電源正極；功能鍵KEY4 —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.2腳并同時(shí)連接到電阻R8 —端，電阻R8另一端連接到電源正極；無線通信模塊U5的接口電路第一腳接地，第二腳接電源正極，第四腳接單片機(jī)U4的P3.0，第三腳接單片機(jī)U4的P3.1 ;單片機(jī)U4的主控電路由晶振Y2、電容C10、電容C11、電容C7、電阻R14、發(fā)光二極管VD2和電阻R9組成；晶振一端接單片機(jī)U4的XTAL2，同時(shí)連接電容ClO到地；另一端接單片機(jī)U4的XTALl，同時(shí)連接Cll到地；電阻R4和電容C7構(gòu)成單片機(jī)U4的復(fù)位電路；C7 —端接電源正極，另一端連接電阻R4到地，R4、C7之間引出線連接到單片機(jī)U4的RST腳；發(fā)光二極管VD2和電阻R9組成單片機(jī)U4的工作指示電路；VD2正極接電阻R9 —端并連到電源正極，負(fù)極連接到單片機(jī)U4的P2.3腳；電容C8和C9構(gòu)成電源濾波電路；C8 —端與C9 一端共同連接到電源正極，CS、C9的另一端共同連接到電源地；報(bào)警電路由揚(yáng)聲器SP與電阻R21構(gòu)成；揚(yáng)聲器SP —端接電源正極，另一端接電阻R21，電阻R21的另一端再連接到單片機(jī)U4的P2.4腳。[0005]本實(shí)用新型采用軟件抗干擾，對采集的溫度數(shù)據(jù)在顯示端單片機(jī)內(nèi)使用數(shù)字一階滯后濾波法處理，消除周期性干擾。[0006]本實(shí)用新型的特點(diǎn)是:1、采用無線遠(yuǎn)傳方式實(shí)現(xiàn)測量端與顯示端分離，達(dá)到對任何環(huán)境溫度的安全測量。2、測量端封裝在測量盒內(nèi)，測量盒固定在伸縮桿一端，使測量距離可變。3、顯示端具備報(bào)警功能，報(bào)警上下限溫度設(shè)置可調(diào)。4、溫度探頭采用數(shù)字式DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)高精度，高準(zhǔn)確度測量。5、設(shè)計(jì)片外存儲(chǔ)器可以保存測量的過往數(shù)據(jù)并可通過功能鍵來翻頁查詢。6、測量端與顯示端都采用于電池供電方便攜帶。本實(shí)用新型是在綜合現(xiàn)有溫度儀特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研制的一種新型技術(shù)產(chǎn)品，具備遠(yuǎn)距離測量、高精度、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、使用攜帶方便等顯著優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是測量端構(gòu)造圖。圖2是顯示端 構(gòu)造圖。圖3是測量端電路圖。圖4是顯示端電路圖。圖1中1.無線模塊天線柱，2.溫度探頭DS18B20，3.測量盒，4.干電池，5.伸縮桿,6.伸縮桿握把。圖2中7.無線模塊天線柱，8.顯示器LED, 9.干電池，10.SET功能鍵，11.F2功能鍵，12.Fl功能鍵，13.0N功能鍵。
具體實(shí)施方式
在圖1中，天線柱(I)屬于無線通信模塊，無線通信模塊固定于顯示盒內(nèi)、溫度探頭⑵粘貼于測量盒⑶正面，干電池⑷置于測量盒⑶內(nèi)，伸縮桿(5)由兩節(jié)組合而成可以自由伸縮，伸縮桿(5)下端設(shè)計(jì)套有握把(6)，伸縮桿(5)與測量盒(6)螺紋旋緊連接。在圖2中，天線柱(7)屬于無線通信模塊，無線通信模塊固定于測量盒內(nèi)。四個(gè)LED數(shù)碼管(8)組成顯示器可以顯示兩位數(shù)據(jù)和一位小數(shù)，最前位是正負(fù)符號(hào)位。干電池
(9)置于顯示盒內(nèi)為電路提供電源。SET功能鍵(10)屬于功能模式選擇，按一次為顯示器
(8)處于實(shí)時(shí)顯示模式，按兩次為報(bào)警溫度上限顯示模式，按三次為報(bào)警溫度下限顯示模式，按四次為歷史溫度查詢模式，按五次為返回實(shí)時(shí)顯示模式。F2功能鍵(11)與SET功能鍵(10)配合使用，在實(shí)時(shí)顯示模式時(shí)無功能，在報(bào)警溫度上限顯示模式時(shí)，每按一次上限溫度加一，在報(bào)警溫度下限顯示模式時(shí)，每按一次下限溫度加一，在歷史溫度查詢模式時(shí)，每按一次往前回溯一次歷史測量值。Fl功能鍵(12)與SET功能鍵(10)配合使用，在實(shí)時(shí)顯示模式時(shí)無功能，在報(bào)警溫度上限顯示模式時(shí)，每按一次上限溫度減一，在報(bào)警溫度下限顯示模式時(shí)，每按一次下限溫度減一，在歷史溫度查詢模式時(shí)，每按一次回退查一次歷史測量值。ON功能鍵(13)開啟與關(guān)閉電路工作。在圖3中，單片機(jī)Ul正常工作時(shí)，VDl指示燈亮。DS18B20U3采集溫度經(jīng)內(nèi)部處理存入片內(nèi)存儲(chǔ)器。單片機(jī)Ul通過P2.5腳讀寫DS18B20U3獲取數(shù)據(jù)并經(jīng)過換算變?yōu)闇囟戎荡嫒氚l(fā)送緩沖區(qū)。單片機(jī)Ul將緩沖區(qū)溫度數(shù)據(jù)送入串口發(fā)送緩沖區(qū)，由串口送到無線通信模塊U2，無線通信模塊U2通過天線柱將信號(hào)發(fā)送。在圖4中，單片機(jī)U4正常工作時(shí)，VD2指示燈亮。無線通信模塊U5接收到測量端發(fā)來的溫度數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給單片機(jī)U4。單片機(jī)U4接收溫度數(shù)據(jù)，送入顯示緩沖區(qū)，由顯示子程序負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)DS1、DS2、DS3、DS4顯示，同時(shí)與溫度上下限進(jìn)行比較，超出范圍則程序控制蜂鳴器報(bào)警。KEY4為SET功能鍵、KEY3為F2功能鍵、KEY2為Fl功能鍵、KEYl為ON功能鍵。SET功能鍵屬于功能模式選擇,按一次為顯不器處于實(shí)時(shí)顯不模式，按兩次為報(bào)警溫度上限顯示模式，按三次為報(bào)警溫度下限顯示模式，按四次為歷史溫度查詢模式，按五次返回實(shí)時(shí)顯示模式。F2功能鍵與SET功能鍵配合使用，在實(shí)時(shí)顯示模式時(shí)無功能，在報(bào)警溫度上限顯示模式時(shí)，每按一次上限溫度加一，在報(bào)警溫度下限顯示模式時(shí)，每按一次下限溫度加一，在歷史溫度查詢模式時(shí)，每按一次往前回溯一次歷史測量值。Fl功能鍵與SET功能鍵配合使用，在實(shí)時(shí)顯示模式時(shí)無功能，在報(bào)警溫度上限顯示模式時(shí)，每按一次上限溫度減一，在報(bào)警溫度下限顯示模式時(shí)，每按一次下限溫度減一，在歷史溫度查詢模式時(shí)，每按一次 回退查一次歷史測量值。ON功能鍵開啟與關(guān)閉無線溫度測量儀工作。
權(quán)利要求1.一種無線溫度測量儀，其結(jié)構(gòu)特征在于包括測量端、顯示端；測量端與顯示端分離；測量端包括測量盒、溫度傳感器探頭、兩節(jié)7號(hào)電池、無線通信模塊、手持伸縮桿、測量端電路模塊；顯示端包括顯示盒、功能鍵與LED顯示器、兩節(jié)7號(hào)電池、無線通信模塊、顯示端電路模塊；其技術(shù)特征在于:在測量端上，DS18B20傳感器采用單線與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；單片機(jī)通過產(chǎn)生符合DS18B20讀寫時(shí)序的信號(hào)采集DS18B20的數(shù)據(jù)，然后將采集到的數(shù)據(jù)按照測量協(xié)議換算為溫度值，再將換算得到的溫度數(shù)據(jù)以串口方式發(fā)送給無線通信模塊，最后將數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；在顯示端上，單片機(jī)讀取無線通信模塊接收的溫度數(shù)據(jù)；然后送入存儲(chǔ)器的顯示緩沖區(qū)，再由顯示子程序讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并傳送到單片機(jī)的I/O 口驅(qū)動(dòng)LED顯示相應(yīng)的溫度數(shù)值；當(dāng)實(shí)時(shí)溫度值超出溫度上下限值時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線溫度測量儀，其特征是:測量電路包括溫度傳感器DS18B20U3的接口電路、無線通信模塊U2的接口電路、單片機(jī)Ul的主控電路；傳感器接口電路由電容C2、電阻R2、DS18B20U3組成；DS18B20U3第一腳接電源地，第三腳接電源正極，電容C2接于電源正負(fù)極之間；第二腳接單片機(jī)Ul的P2.5，同時(shí)接電阻R2 —端，電阻R2的另一端接電源正極；無線通信模塊U2接口電路第一腳接地，第二腳接電源正極，第四腳接單片機(jī)Ul的P3.0，第三腳接單片機(jī)Ul的P3.1 ;單片機(jī)Ul的主控電路由晶振Yl、電容C5、電容C6、電容Cl、電阻Rl、發(fā)光二極管VDl和電阻R3組成；晶振Yl —端接單片機(jī)Ul的XTAL2，同時(shí)連接電容C5到地；另一端接單片機(jī)Ul的XTALl，同時(shí)連接C6到地；電阻Rl和電容Cl構(gòu)成單片機(jī)Ul的復(fù)位電路；C1 一端接電源正極，另一端連接電阻Rl到地，R1、C1之間引出線連接到單片機(jī)Ul的RST腳；發(fā)光二極管VDl和電阻R3 —端組成單片機(jī)Ul的工作指示電路；VD1正極接電阻R3到電源正極，負(fù)極接單片機(jī)Ul的P2.3 ;電容C3和C4構(gòu)成電源濾波電路；C3 —端與C4 一端共同連接到電源正極，C3、C4的另一端共同連接到電源地；顯示電路包括顯示器與功能鍵接口電路、報(bào)警電路、無線通信模塊U5的接口電路、單片機(jī)U4的主控電路；顯示器接口電路由LED數(shù)碼管DS1、DS2、DS3，電阻RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20，三級管Q1、Q2、Q3構(gòu)成;電阻RlO 一端連接單片機(jī)U4的Pl.0，另一端連接DS1、DS2、DS3的a腳；電阻Rll —端連接單片機(jī)U4的Pl.1，另一端連接DS1、DS2、DS3的b腳；電阻R12 —端連接單片機(jī)U4的Pl.2，另一端連接DSl、DS2、DS3的c腳；電阻R13 一端連接單片機(jī)U4的Pl.3，另一端連接DS1、DS2、DS3的d腳；電阻R14 —端連接單片機(jī)U4的Pl.4，另一端連 接DS1、DS2、DS3的e腳；電阻R15 —端連接單片機(jī)U4的Pl.5，另一端連接DSl、DS2、DS3的f腳；電阻R16 —端連接單片機(jī)U4的Pl.6，另一端連接DSl、DS2、DS3的g腳；電阻R17 —端連接單片機(jī)U4的Pl.7，另一端連接DS1、DS2、DS3的Dp腳；電阻R18 —端連接單片機(jī)U4的P2.0，另一端連接三極管Ql的b腳；三極管Ql的e腳連接到電源地，三極管Ql的c腳連接到DSl的3腳和8腳；電阻R19 —端連接單片機(jī)U4的P2.1，另一端連接三極管Q2的b腳；三極管Q2的e腳連接到電源地，三極管Q2的c腳連接到DS2的3腳和8腳；電阻R20 —端連接單片機(jī)U4的P2.2，另一端連接到三極管Q3的b腳；三極管Q3的e腳連接到電源地，三極管Q3的c腳連接到DS3的3腳和8腳；功能鍵接口電路由功能鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4以及電阻R5、R6、R7、R8構(gòu)成；功能鍵KEYl —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.5腳并同時(shí)連接到電阻R5 —端，電阻R5另一端連接到電源正極；功能鍵KEY2 —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.4腳并同時(shí)連接到電阻R6 —端，電阻R6另一端連接到電源正極；功能鍵KEY3 —端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.3腳并同時(shí)連接到電阻R7 —端，電阻R7另一端連接到電源正極；功能鍵KEY4 一端連接到電源地，另一端連接到單片機(jī)U4的P3.2腳并同時(shí)連接到電阻R8 —端，電阻R8另一端連接到電源正極；無線通信模塊U5的接口電路第一腳接地，第二腳接電源正極，第四腳接單片機(jī)U4的P3.0，第三腳接單片機(jī)U4的P3.1 ;單片機(jī)U4的主控電路由晶振Y2、電容CIO、電容C11、電容C7、電阻R14、發(fā)光二極管VD2和電阻R9組成；晶振一端接單片機(jī)U4的XTAL2，同時(shí)連接電容ClO到地；另一端接單片機(jī)U4的XTAL1，同時(shí)連接Cl I到地；電阻R4和電容C7構(gòu)成單片機(jī)U4的復(fù)位電路；C7 —端接電源正極，另一端連接電阻R4到地，R4、C7之間引出線連接到單片機(jī)U4的RST腳；發(fā)光二極管VD2和電阻R9組成單片機(jī)U4的工作指示電路；VD2正極接電阻R9 —端并連到電源正極，負(fù)極連接到單片機(jī)U4的P2.3腳；電容C8和C9構(gòu)成電源濾波電路；C8 —端與C9 一端共同連接到電源正極，C8、C9的另一端共同連接到電源地；報(bào)警電路由揚(yáng)聲器SP與電阻R21構(gòu)成；揚(yáng)聲器SP —端接電源正極，另一端接電阻R21，電阻R21的另一端再連接到單片機(jī)U4的P2.4腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線溫度測量儀，其特征是:溫度傳感器U3貼于測量盒正表面，測量盒與伸縮桿采用螺紋旋緊連接，伸縮桿由兩節(jié)組合而成，伸長時(shí)可達(dá)距離3米，縮短時(shí)可至1.6米， 伸縮桿下端處設(shè)計(jì)有握把適合使用者握持。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測量端與顯示端分離的無線溫度測量儀。它是由DS18B20溫度傳感器、STC單片機(jī)、LED顯示器和無線通信模塊組成。在測量端，DS18B20傳感器采用單線與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；單片機(jī)通過產(chǎn)生符合DS18B20讀寫時(shí)序的信號(hào)采集DS18B20的數(shù)據(jù)，然后將采集到的數(shù)據(jù)按照測量協(xié)議換算為溫度值，再將換算得到的溫度數(shù)據(jù)以串口方式發(fā)送給無線通信模塊，最后將數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去。在顯示端，單片機(jī)讀取無線通信模塊接收的溫度數(shù)據(jù)；然后送入存儲(chǔ)器的顯示緩沖區(qū)，再由顯示子程序讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并傳送到單片機(jī)的I/O口驅(qū)動(dòng)LED顯示相應(yīng)的溫度數(shù)值。當(dāng)實(shí)時(shí)溫度值超出溫度上下限值時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警。
文檔編號(hào)G01K7/00GK203116868SQ20122045823
公開日2013年8月7日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者陳吉清, 林君煥 申請人:臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院