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基于STM32平台的温度测量系统设计

张翔宇  
【摘要】:目前对温度的测量方法有很多种,主要可以简单的分为两大类型:接触式温度测量和非接触式温度测量。虽然接触式测温的测量精度相对较高,可以测量环境温度和待测物体各部位的温度,但是对于测量待测瓶体内液体的温度,特别是在要求快速、精准和不打开瓶体的情况下,这是很不适合的方法。也就是说,我们需要采用一种在不接触物体的情况下实现对物体的温度测量的测温方法。 为此设计采用了非接触式测温方式中的一种重要方式——红外测温。它利用了待测物体的温度越高,内部的分子运动就会越剧烈,辐射出来的红外线就会变得越多,红外辐射能量也就会更强这一原理实现了对待测物体温度的非接触式测量。这样就可以在不打开瓶体的情况下,利用液体红外辐射能量的大小来判断里面液体温度的高低。同时考虑到微波平台的功率较高,发热量大,如果它的温度过高,就会对平台的正常工作产生影响,因此对微波平台的温度实时监控是很有必要的,采用接触式测温可以实现这一要求。 本设计完成了一个基于STM32平台的无线温度测量系统的构建,并完成了系统的软硬件设计,实现了对微波平台温度和待测瓶体内液体温度的快速精准测量。系统采用ARM芯片STM32F103VCT6作为主控芯片,选用多片DS18B20数字温度传感器对微波平台进行一线式多点测温,精度可达0.5℃,使用MLX90614红外温度传感器对瓶体内液体温度进行非接触式测量。经过温度补偿修正,精度可以达到0.5℃,达到设计要求的测量精确度。根据红外测温的基本原理和传感器特性提出了对瓶体内液体进行红外测温的主要误差来源应该包括瓶体与红外传感器探头之间的距离,瓶体材料的材质以及瓶体的形状等因素。然后,使用设计的测温平台进行了大量的温度数据采集,经过分析和计算后,验证了这些误差来源。同时根据误差的影响大小提出了MLX90614红外温度传感器的最佳工作条件并完成了温度补偿的设计,这对后续的研究和开发具有很大参考价值和意义。 最后,本次设计选用了五块2.4G无线通信模块nRF24L01在室内组成了一个包含一个主机、四个从机的星线网络,它们之间的通信是通过自定义的通信协议实现的,该协议包括上行协议和下行协议两部分,主要实现了主机对从机状态的查询和发送控制命令以及从机发送温度数据到主机的功能。经过实际调试证明了自组织网络连接正常,数据通信可靠稳定,实现了星型网络的无线数据传输功能。


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