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

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]?；诖耍疚慕榻B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(shì)和nRF905特有的多頻道支持及功耗低、易控制等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)

2.1 主要器件簡(jiǎn)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(cè)溫IC芯片。每個(gè)DS18B20在出廠時(shí)都有一個(gè)唯一的64位的光刻序列號(hào),可支持多節(jié)點(diǎn)測(cè)溫,使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)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(diǎn)采用模塊設(shè)計(jì)方法，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以連接多個(gè)溫度采集芯片，實(shí)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(diǎn)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(duì)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(jì)

由于DB18B20的程序設(shè)計(jì)較為常見，所以本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(dòng)工作時(shí)，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(zhǎng)度、工作頻率、工作模式、地址、輸出功率、本機(jī)時(shí)鐘頻率、CRC校驗(yàn)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(shí)，通過SPI接口，按時(shí)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(shí)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(dòng)進(jìn)入空閑模式。接收流程:當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式。當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nRF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)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(shí)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(jià)、高效、實(shí)用的無線測(cè)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(jì)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(jì)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(chǎng)應(yīng)用價(jià)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(bào),1998,14(3):197-201.

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