一种无线测温系统的设计与实现( 二 ) 为了降低测温系统的安装难度

主温度汇集单元采用USB硬件接口、Modbus软件接口与主机连接，使得主机种类配置更加灵活，使用更加开放，可与包括计算机、手机、融合终端、巡检机器人等拥有USB接口的主机进行连接，且主温度汇集单元使用USB供电，无需外接电源，降低了使用难度。
2.2主控芯片选型
从温度感知单元采用锂电池供电，为了延长电池的使用时间及减少从温度感知单元的维护工作，从温度感知单元采用超低功耗MCU 。
MCU为STM8L系列的STM8L052R8 ，该芯片在运行模式下，功耗低至200μA/MHz；提供五种低功耗模式，在低功耗等待模式下，功耗仅为3μA；内置64KBFlash ， 256B带电可擦可编程只读存储器（electricallyerasableprogrammablereadonlymemory,EEPROM）、实时时钟芯片（realtimeclock,RTC）、液晶显示器（liquidcrystaldisplay,LCD）、串行外设接口（serialperipheralinterface,SPI）等资源。从温度感知单元采用此超低功耗MCU ，可以实现电池使用五年免维护。
主温度汇集单元MCU采用STM32F100C8 ，该芯片采用32位Cortext-M3内核架构，工作频率可以达到24MHz ，内置128KBFlash ， 8KB静态随机存取存储器（staticrandomaccessmemory,SRAM）、模拟数字转换器（analogtodigitalconverter,ADC）、数字模拟转换器（digitaltoanalogconverter,DAC）、12timers计时器等资源。
2.3无线传输模块选型
无线传输模块采用的型号是SX1212 ， SX1212是SEMTECH推出的一款超低功耗集成的单芯片无线收发芯片，频率范围从300MHz到510MHz 。本设计采用的频率是433MHz 。 SX1212具有非常低的功耗，接收模式电流仅有3mA 。
2.4温度检测电路设计
从温度感知单元温度检测电路如图4所示，包括分压电路1、电压跟随电路2和MOS管开关电路3 ，其中， TEMP_PWR和TEMPH_PWR接MCU引脚， MCU可通过高低电平来控制MOS管开关电路3 。由10k?电阻R15、330?电阻R16与负温度系数（negativetemperaturecoefficient,NTC）热敏电阻R17组成分压电路。
根据热敏电阻R17外界温度不同自身阻值不同的特性和欧姆定理将温度的变化转化成热敏电阻R17两端电压的变化。根据功率放大器特性组成电压跟随电路， TEMP_AD处电压反映热敏电阻R17电压。
TEMP_AD连接MCU的模拟数字转换器（ADC）引脚，通过数模转换，经计算可得到电压值，根据电压和温度之间关系算出温度值。 MCU芯片退出睡眠模式，分别改变TEMP_PWR和TEMPH_PWR电平导通MOS管开关电路3 ，根据分压电路1和电压跟随电路2 ，通过TEMP_AD读取

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图4温度检测电路
热敏电阻R17两端电压，算出当前温度。 TEMP_PWR和TEMPH_PWR控制不同测温精度和范围， TEMP_PWR温度分辨率为0.5℃ ，温度测量范围为-40～170℃ 。 TEMPH_PWR温度分辨率为0.05℃ ，温度测量范围为-20～125℃ 。
2.5看门狗电路设计
从温度感知单元与主温度汇集单元的看门狗电路如图5所示，看门狗芯片WDI引脚连接MCU的GPIO引脚， RESET连接MCU的RESET引脚（复位引脚）， MCU定时给WDI一个脉冲信号，看门狗芯片获取信号，不对RESET引脚输出脉冲信号，即不对MCU进行复位。如果MCU故障无法进行操作，当时间超过1600ms时，看门狗芯片会输出脉冲信号，对MCU进行复位以解除故障。

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图5看门狗电路
2.6电源管理电路设计
从温度感知单元与主温度汇集单元的电源管理电路如图6所示，电源管理电路包括3.3V低压差线性稳压器和2.5V基准稳压电路。电源管理电路3.3V低压差线性稳压器将电池电压稳定在3.3V供锂电池电压测量电路、看门狗电路、温度测量电路、RF无线传输模块、低功耗MCU使用。