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    單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2018-01-28 21:31:32黃兆麒
    電子技術(shù)與軟件工程 2017年18期
    關(guān)鍵詞:智能化計(jì)算機(jī)

    黃兆麒

    摘要

    伴隨社會(huì)的發(fā)展,無(wú)人化和智能化成為計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì),研究單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)機(jī)械裝備和電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)具有重要意義。本文首先研究了射頻器件的選型,進(jìn)而給出增強(qiáng)類(lèi)8051微控制裝置研究,包含單片射頻收發(fā)板塊,ShockBurst工作方式,然后研究了高壓接點(diǎn)型無(wú)線測(cè)溫體系,分析了溫度數(shù)據(jù)采集和傳送,子模塊外圍電路和時(shí)鐘數(shù)據(jù),最后給出單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站,分析了電源和通訊電路。

    【關(guān)鍵詞】無(wú)人化 智能化 計(jì)算機(jī) 單片射頻溫度數(shù)據(jù)

    1引言

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿技術(shù)設(shè)計(jì),被廣泛地應(yīng)用在電力監(jiān)測(cè),鐵路,礦坑采集和大型鋼廠中,由于現(xiàn)有的有線測(cè)溫監(jiān)測(cè)模式在經(jīng)濟(jì)上開(kāi)銷(xiāo)較大,技術(shù)策略上較為弱勢(shì),因而通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)策略克服距離對(duì)裝備溫度監(jiān)控帶來(lái)的難題具有重要意義。

    2射頻器件的選型

    2.1射頻芯片構(gòu)造功能

    本文選擇nrf2401射頻片上系統(tǒng),該系統(tǒng)在900MHz頻率上工作,并通過(guò)2.0V到3.8V完成單電源供電,其中的32腳通過(guò)QFN進(jìn)行封裝,其發(fā)射功率在12dBm左右,獲取數(shù)據(jù)的靈敏度達(dá)到-120dB,其低能耗電流值為3微安左右。

    2.2增強(qiáng)類(lèi)8051微控制裝置

    射頻芯片和8051單片機(jī)兼容,其中斷控制裝置支持多個(gè)中斷源,如ADC中斷,SPI型中斷,喚醒型中斷與兩個(gè)無(wú)線接收型中斷。此外,還拓展了兩個(gè)數(shù)據(jù)型指針,因而采用片外存儲(chǔ)器獲取數(shù)據(jù)。包括512字節(jié)的RAM和1024字節(jié)的ROM,上電復(fù)位之后控制核心能夠自動(dòng)依據(jù)ROM運(yùn)行代碼。

    2.3單片射頻收發(fā)板塊

    射頻芯片內(nèi)部設(shè)定的收發(fā)裝置具有和單品射頻收發(fā)裝置類(lèi)似的功能,可采用片內(nèi)MCU完成并行口,SPI接口以及微控制核心間的數(shù)據(jù)通訊。收發(fā)裝置主要包含合成裝置,功率放大裝置以及接收單元幾個(gè)板塊。而輸出功率,頻道以及其他射頻參量均采用特殊寄存裝置完成操控。

    2.4ShockBurst工作方式

    射頻芯片通過(guò)ShockBurst工作方式完成低速信息給入和高速信息的輸出,因而能夠減弱系統(tǒng)的平均損耗,并且在ShockBurst收發(fā)模式下,若獲得有效地址的射頻信息集合時(shí),地址配準(zhǔn)寄存裝置與信息寄存裝置可采用片內(nèi)MCU完成信息給出。

    3高壓接點(diǎn)型無(wú)線測(cè)溫體系

    3.1溫度數(shù)據(jù)采集和傳送

    高壓接點(diǎn)型無(wú)線測(cè)溫體系包含實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電氣銜接型溫度,并實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作。該部分主要進(jìn)行溫度獲取,將得到的溫度信息經(jīng)過(guò)RS-485串口把溫度信息傳送給電腦終端中。

    3.2單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊

    3.2.1無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊電路

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊電路中的交流給入電壓選取特制的電流互感裝置裝設(shè)在高壓電纜上獲取,若一次側(cè)的電壓結(jié)果在0.1到1間變化時(shí),則交流電壓則采用橋式整流,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源完成轉(zhuǎn)換,并通過(guò)恒定電流和電壓完成鋰電池充電。

    3.2.2溫度獲取電路

    溫度獲取電路主要完成現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)算,并把感溫裝置放置在物體表層,能夠真實(shí)地得到連接點(diǎn)的溫度值。感溫器件通過(guò)精準(zhǔn)度高,線性效果好,性價(jià)比穩(wěn)定的傳感元件PT100,其鉬絲熱電阻傳感裝置測(cè)試溫度區(qū)間在-100到300度間。

    3.2.3無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊外圍電路

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊外圍電路實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)操作和傳送,該電路的晶振動(dòng)作頻率為20MHz左右,能夠得到較為精準(zhǔn)的偏置電壓值。

    3.2.4時(shí)鐘數(shù)據(jù)

    給單片射頻收發(fā)器提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù),整個(gè)電路通過(guò)低功耗的CMOS型時(shí)鐘采用可編程電路的時(shí)鐘輸出信息,并通過(guò)I2C總線銜接。

    4單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站

    4.1無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站電源電路

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站采用交流或者直流電源供電,交直流電源直接和裝置電源輸入端口對(duì)接,并采用電源板塊完成交直流轉(zhuǎn)換。

    4.2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站無(wú)線獲取芯片和外圍電路

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站無(wú)線獲取芯片和外圍電路從子站得到溫度信息,并把信息從串口傳送到本地監(jiān)控電腦中。為實(shí)時(shí)獲取射頻數(shù)據(jù),整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用單端天線獲取數(shù)據(jù),并應(yīng)用四個(gè)兩位撥碼開(kāi)關(guān)。

    4.3無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站通訊電路

    無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站和子站間的信息交互則采用無(wú)線收發(fā)板塊實(shí)現(xiàn),由于測(cè)溫端較多,則需要考量無(wú)線收發(fā)端的間距,并設(shè)置多組基站獲取子站信息。

    4.4監(jiān)測(cè)核心板塊

    4.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)部分

    數(shù)據(jù)庫(kù)部分主要存儲(chǔ)溫度信息和運(yùn)行信息,把獲取的信息及時(shí)調(diào)整保存在數(shù)據(jù)集合中,依據(jù)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需求,隨時(shí)擴(kuò)展。

    4.4.2監(jiān)測(cè)核心功能

    監(jiān)測(cè)板塊能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù),并在超過(guò)溫度限度值時(shí)發(fā)送警報(bào)數(shù)據(jù),把得到的溫度數(shù)據(jù)制作日監(jiān)測(cè)曲線或時(shí)監(jiān)測(cè)曲線,保存預(yù)警的溫度時(shí)間和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。

    5總結(jié)

    采用計(jì)算機(jī)完成無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)有助于大型機(jī)械,電力和常見(jiàn)的無(wú)人監(jiān)測(cè)發(fā)展,并且防范由于負(fù)荷改變產(chǎn)生的裝備過(guò)熱狀況,帶來(lái)的裝備損壞。

    本文研究了單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義。進(jìn)而主要分析了射頻器件的選型,探究了射頻芯片構(gòu)造功能,增強(qiáng)類(lèi)8051微控制裝置,單片射頻收發(fā)板塊和ShockBurst工作方式。然后研究了高壓接點(diǎn)型無(wú)線測(cè)溫體系,分析了溫度數(shù)據(jù)采集和傳送,給出單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊,和子模塊電路,溫度獲取電路,無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)子模塊外圍電路設(shè)計(jì),并分析了時(shí)鐘數(shù)據(jù)。最后主要研究了單片射頻收發(fā)器下的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站,分析了無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站電源電路,無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站無(wú)線獲取芯片和外圍電路,無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)基站通訊電,給出監(jiān)測(cè)核心板塊,數(shù)據(jù)庫(kù)部分和監(jiān)測(cè)核心功能。

    參考文獻(xiàn)

    [1]魯士文.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000:19-23.

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