NRF905的無線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 NRF905的無線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 0 引言 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是為常見、為重要的物理工藝參數(shù)之一。隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)中對溫度測量的要求也越來越高，測量數(shù)據(jù)的范圍也越來越大。溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，傳感器模塊的設(shè)計(jì)將直接影響著數(shù)據(jù)的測量效果，隨著測量要求的提高，傳感器模塊電路的復(fù)雜程度也會(huì)越來越高，無疑帶來布線的困難和效率的下降，同時(shí)存在著易短路，易老化等隱患，給系統(tǒng)的綜合調(diào)試和維護(hù)帶來難度。與傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)相比，無線傳輸技術(shù)具有測量精度高、受環(huán)境影響小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文將傳感器技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無線溫度采集功能。 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的原

2、理 無線溫度采集系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無線溫度檢測裝置。系統(tǒng)中由溫度傳感器將溫度采集后輸出的模擬信號(hào)逐步送往信號(hào)放大電路、低通濾波器以及A/D轉(zhuǎn)換器（即信號(hào)調(diào)理電路），然后在單片機(jī)的控制下將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳送到無線收發(fā)芯片中，并通過芯片的調(diào)制處理后由芯片內(nèi)部的天線發(fā)送到上位機(jī)，在上位機(jī)模塊中，發(fā)送來的數(shù)據(jù)由單片機(jī)控制的無線收發(fā)芯片接收并解調(diào)，通過接口芯片發(fā)送到PC機(jī)中開展顯示和處理。 系統(tǒng)包括無線采集、主機(jī)控制和PC 機(jī)三個(gè)通信節(jié)點(diǎn)：無線采集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)溫度采集和溫度數(shù)據(jù)的收發(fā)；主機(jī)控制節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡單通信控制和無線數(shù)據(jù)收發(fā)，并可通過串口傳到上位機(jī)；PC 機(jī)節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)采集提供計(jì)算機(jī)通信方

3、式，為實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大功能提供上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。 2 硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)定好的系統(tǒng)方案，開展硬件電路的具體設(shè)計(jì)，由于主機(jī)和從機(jī)各模塊的硬件設(shè)計(jì)原理基本相同，而溫度采集和NRF905 無線通信塊都在從機(jī)部分，這里重點(diǎn)分析從機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖2所示。 2.1 溫度采集 溫度采集模塊的主要功能是對模擬量開展數(shù)字化，這里選用逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832芯片，該芯片具有8位分辨率，轉(zhuǎn)換范圍為05 V.由于數(shù)據(jù)的輸入和輸出不在同一時(shí)間開展，所以DI和D0可以接到同一個(gè)引腳上。ADC0832 使用SPI 串行接口與單片機(jī)開展通信，電源電壓為+5 V,去耦電容C 為0.1 F

4、,硬件電路如圖3所示。 2.2 NRF905無線通信 無線通信模塊采用單片433/868/915 MHz無線收發(fā)器NRF905芯片。該芯片與單片機(jī)的接口為SPI口，調(diào)制采用GFSK高斯頻移鍵控方式，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。波段采用ISM 波段，供電電壓為1.93.6 V,選用3.3 V供電，器件選用AMS1117-3.3,發(fā)射功率為10 dBm,硬件電路如圖4所示。 3 軟件設(shè)計(jì) 硬件部分完成后，下面開展軟件的設(shè)計(jì)，溫度采集系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括主程序、溫度采集和NRF905無線通信三部分。 3.1 主程序 程序開始后，先開展初始化，然后等待控制命令，即按下所需的溫度采集節(jié)點(diǎn)號(hào)，然后調(diào)用人工控制程

5、序，開展相應(yīng)的通道切換，同時(shí)接收采集數(shù)據(jù)并調(diào)用LCD顯示程序?qū)⑵滹@示，并將數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送給中央單元，設(shè)計(jì)流程如圖5所示。 3.2 溫度采集 溫度采集可分為系統(tǒng)初始化、等待NRF905接收和接收主機(jī)命令三部分。結(jié)合硬件設(shè)計(jì)，接收主機(jī)命令時(shí)，應(yīng)采用通道0（CH0）來開展溫度采集，具體程序如下： 3.3 NRF905無線通信 NRF905無線通信分為發(fā)送和接收兩部分，以數(shù)據(jù)發(fā)送為例開展分析。NRF905數(shù)據(jù)發(fā)送可以分為確定數(shù)據(jù)和地址、確定發(fā)送模式、數(shù)據(jù)發(fā)送和發(fā)送完成四步。 當(dāng)有數(shù)據(jù)提出發(fā)送請求時(shí)，從機(jī)地址和待發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序經(jīng)SPI接口傳送給NRF905,SPI接口的速率由器件引腳配置信息決定。同時(shí)，

6、TRX_CE和TX_EN被置成高電平，激發(fā)NRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式,數(shù)據(jù)由NRF905 不斷發(fā)送，直至TRX_CE 被置低。TRX_CE 被置低后，數(shù)據(jù)發(fā)送過程完成，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式等待下次數(shù)據(jù)請求，具體設(shè)計(jì)流程如圖6所示。 4 數(shù)據(jù)實(shí)測 數(shù)據(jù)測量時(shí)為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，選擇了五種不同溫度環(huán)境，首先在實(shí)驗(yàn)室搭建了溫度采集硬件電路，接著用KeiluVision4軟件編程和編譯得到文件，用STC_ISP_V483軟件對芯片開展燒寫。把實(shí)驗(yàn)電路和*領(lǐng)航測控技術(shù)公司生產(chǎn)的SHWD-T486型無線多點(diǎn)溫度計(jì)測量的溫度值作比照，由表1數(shù)據(jù)可知有兩組值和SHWD-T486型測量數(shù)據(jù)一樣，剩余三組數(shù)據(jù)的相對測量精度也都在0.18%以下，測量精度較高，且受環(huán)境影響較小。 5 結(jié)語 本文提出了一種基于NRF905 的無線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。先對方案中的溫度采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)開展了介紹，同時(shí)對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)開展了分析，并重點(diǎn)對溫度采集系統(tǒng)的軟件開展