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        基于nRF905和DS18B20的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計

        2010-09-08 06:44:10張寶
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年3期
        關(guān)鍵詞:微控制器低功耗無線

        張寶

        (河南省新鄉(xiāng)工貿(mào)學(xué)校,河南 新鄉(xiāng) 453000)

        1 引言

        目前,在工業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域,都采用無線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。和傳統(tǒng)的有線傳輸方式相比,無線傳輸網(wǎng)絡(luò)具有巨大的優(yōu)越性[1]。基于此,本文介紹一種基于通用低功耗單片機(jī)和多信道單片收發(fā)芯片nRF905的無線溫度數(shù)據(jù)采集模塊。系統(tǒng)集成AT89S51在低功耗應(yīng)用方面的優(yōu)勢和nRF905特有的多頻道支持及功耗低、易控制等優(yōu)點,以及DS18B20的單總線數(shù)據(jù)傳送模式,特別適合于低功耗、小數(shù)據(jù)量的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

        2 系統(tǒng)總體設(shè)計

        2.1 主要器件簡介

        nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器[2]。nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成,不需外加聲表濾波器。

        DS18B20是DALLAS半導(dǎo)體公司推出的單總線數(shù)字測溫IC芯片。每個DS18B20在出廠時都有一個唯一的64位的光刻序列號,可支持多節(jié)點測溫,使設(shè)計大為簡化。

        2.2 系統(tǒng)工作原理

        溫度控制系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。節(jié)點采用模塊設(shè)計方法,每一個節(jié)點可以連接多個溫度采集芯片,實現(xiàn)多方位的溫度數(shù)據(jù)采集,提高系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。數(shù)據(jù)采集節(jié)點按照一定的規(guī)則分,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸,并且對控制終端發(fā)來的數(shù)據(jù)、命令進(jìn)行分析處理,完成相應(yīng)的操作。

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

        由于DB18B20的程序設(shè)計較為常見,所以本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要介紹nRF905的工作過程。nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式,分別是ShockBurstTM接收模式和 Shock-BurstTM發(fā)送模式。啟動工作時,通過SPI接口向nRF905配置寄存器讀寫配置信息,設(shè)定nRF905模塊的收發(fā)地址寬度及有效數(shù)據(jù)長度、工作頻率、工作模式、地址、輸出功率、本機(jī)時鐘頻率、CRC校驗位數(shù)等相關(guān)信息。

        nRF905發(fā)送流程:當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時,通過SPI接口,按時序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳給nRF905,SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定;微控制器置高TRX_CE和TX_EN,激發(fā)nRF905的Shock-BurstTM發(fā)送模式;當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高;AUTO RETRAN被置高,nRF905不斷重發(fā),直到TRX_CE被置低;當(dāng)TRX_CE被置低,nRF905發(fā)送過程完成,自動進(jìn)入空閑模式。接收流程:當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時,nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式。當(dāng)一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢,nRF905自動移去字頭、地址和CRC校驗位,然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳置高,微控制器把TRX_CE置低,nRF905進(jìn)入空閑模式。

        nRF905無線控制終端通過RS232串口連接到需要通信的PC機(jī)上。單片機(jī)接收到串口發(fā)來的數(shù)據(jù)后,通過將TRX_CE與TX_EN置1,使發(fā)送端的nRF905模塊向外發(fā)送數(shù)據(jù)。接收端通過將TRX_CE置1,TX_EN置0來實現(xiàn)接收發(fā)送端發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令,完成相應(yīng)的操作。

        4 結(jié)束語

        無線射頻收發(fā)芯片nRF905結(jié)合單總線數(shù)字式傳感器,可以很方便的組成廉價、高效、實用的無線測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全擯棄了采取485總線和模擬傳感器的設(shè)計思想,減少了系統(tǒng)布線,提高了系統(tǒng)的可靠性。采用了比較完善的軟件、硬件設(shè)計以及抗干擾措施,這樣,就可以保證系統(tǒng)工作的安全性和可靠性,具有較好的市場應(yīng)用價值。

        [1]李萍萍,毛罕平,王多輝等.智能溫室綜合環(huán)境因子控制的技術(shù)效果及合理的環(huán)境參數(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1998,14(3):197-201.

        [2]鄭長征,毛哲,謝兆鴻.基于 nRF905 的糧庫無線測溫系統(tǒng)[J].微計算機(jī)信息,2003,2(2):284-286.

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