Разработка многоканального термометра с обменом данными по радиоканалу

Цель работы: разработка системы, позволяющей производить измерение температуры в нескольких точках с возможностью передачи по радиоканалу для визуализации и подключения к системам АСУ.
Основные задачи:
Анализ существующих технических решений
Анализ имеющегося на предприятии оборудования
Разработка структурной схемы модулей
Разработка принципиальной электрической схемы
Разработка программного обеспечения
Создание и испытание прототипа
Цели и задачи

Выбор элементной базы
Были рассмотрены и изучены устройства нескольких производителей. По результатам выявлены недостатки:
Недостаточная информативность
Только проводная коммуникация
Высокая стоимость
На основе полученных данных выбраны:
Термодатчик DS18B20
Радиомодуль NRF24L01
Микроконтроллер ATmega328
Проводной интерфейсTTL-RS485
(MAX485)

Структурная схема цифрового термометра DS18B20

Функциональная схема модуля опроса датчиков температуры
Блок-схема алгоритма программы
Функциональные задачи:
Организация физического уровня шины датчиков по правилам протокола OneWire;
Подсчет количества датчиков и получение идентификаторов устройств на шине;
Периодический опрос регистров датчиков;
Формирование сообщения из идентификатора и значения температуры;
Поиск в автоматическом режиме сопряженных приёмных устройств и радиопередачу сообщения;
Работа с элементами интерфейса ЖК дисплея:
Отображение количества датчиков;
Отображение температурных показателей, от каждого из датчиков.

Функциональная схема модуля приёма и обработки
Функциональные задачи:
Считывание информации из регистров буфера приёмопередатчика;
Получения идентификационного номера датчика и значения температуры;
Сравнение идентификатора с имеющимися в памяти;
Отображение показателей температуры на мнемосхеме;
Опрос состояния элементов блока управления;
Отслеживание заданных границ значений температуры;
Отображение графических переключателей и иерархических переходов для настройки и параметризации;
Вывод диалоговых окон, при необходимости внесений оперативных корректировок.
Блок-схема алгоритма программы

Структурная схема микроконтроллера
ATMEGA328 и платы ARDUINO UNO

Схема электрическая принципиальная модуля опроса датчиков температуры

Схема электрическая принципиальная модуля приёма и обработки данных.

Демонстрация работы прототипа

Заключение
Цель выпускной квалификационной работы: разработка устройства для измерения температуры в нескольких точках объекта. По итогам анализа существующего оборудования было принято решение о разработке новой системы, что позволило решить все задачи технического задания и повысить уровень автоматизации.
В процессе разработки были:
Произведен анализ оборудования и интерфейсов обмена данными;
Выбраны протоколы для взаимодействия с внутренними модулями и внешними системами;
Разработана функциональная и электрическая принципиальная схемы;
Разработан алгоритм, составлены блок-схемы, написано программное обеспечение для МК;
Создан прототип и произведен монтаж датчиков и панелей;
Проверена работа прототипа в реальных условиях;
Произведена интеграция в системы диспетчеризации, созданные на производстве.
Обмен данными включен в работу технологического контроля производства.