基于nRF24E01的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
溫度采集系統(tǒng)所采集的溫度信息通常通過RS485、CAN總線通信方式傳輸至上位機(jī),但這種方式維護(hù)較困難,不利于工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn);而無線通信GPRS技術(shù)傳輸距離長,通信可靠穩(wěn)定,但設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本昂貴、后期運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。本設(shè)計(jì)采用工業(yè)級內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本單芯片nRF24E01無線收發(fā)器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無線通信,完成無線信號的接收、顯示及報(bào)警功能。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/157287.htmnRF24E01簡介
nRF24E1收發(fā)器是Nordic VLSI推出的系統(tǒng)級芯片,采用先進(jìn)的0.18μs CMOS工藝、36引腳QFN封裝。以nRF2401/02芯片結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),將射頻、8051MCU、9輸入12位ADC、125通道、UART、SPI、PWM、RTC、WDT全部集成到單芯片中。nRF24E01是一款工業(yè)級內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本無線收發(fā)器。該器件工作于2.4GHz全球開放ISM頻段,內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù),其輸出功率和通信頻道可通過程序配置。擁有ShockBurst和Enhanced ShockBurst兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。nRF24E01功耗低,以-6dBm的功率發(fā)射時(shí),工作電流僅9mA;接收時(shí),工作電流僅12.3mA,多種低功率工作模式(掉電和空閑模式)更利于節(jié)能設(shè)計(jì)。nRF24E1/nRF24E2適用于無線鼠標(biāo)和鍵盤、無線手持終端、無線頻率識別、數(shù)字視頻、遙控和汽車電子及其他短距離無線高速應(yīng)用。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要由采集發(fā)送和接收顯示兩部分組成。圖1為采集發(fā)送電路原理圖,該電路主要由溫度傳感器DS18B20和nRF24E01組成。
圖1 采集發(fā)送電路原理圖
DSl8B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字1-Wire溫度傳感器,可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供單片機(jī)處理,采用1-Wire接口,數(shù)據(jù)端DQ通過4.7kΩ的上拉電阻接NRF24E01。nRF24E01的任意IO端口都可通過程序模擬DQ通信信號,但需在編程時(shí)注意,這里接至P1端口。采集到的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過NRF24E01內(nèi)部調(diào)制、混頻無線傳輸?shù)浇邮漳K,接收模塊可以顯示或?qū)⑺杉臄?shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC進(jìn)行處理。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集發(fā)送部分上電后首先配置nRF24E01的相關(guān)寄存器.使其工作在發(fā)射狀態(tài),然后復(fù)位DSl8B20,向DSl8B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令,讀取已轉(zhuǎn)換的溫度值,然后由nRF24E01發(fā)送.由于DSl8B20采用的是單線讀寫方式,需采用軟件模擬實(shí)現(xiàn)1-WIRE通信。因此應(yīng)嚴(yán)格按照1-Wire的時(shí)序要求編寫。復(fù)位要求nRF24E01將數(shù)據(jù)線下拉500μs,然后釋放,當(dāng)DS18B20收到信號后等待1660μs,后發(fā)出60240μs的存在低脈沖,主CPU收到此信號表示復(fù)位成功,其流程如圖2所示。
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