基于nRF401芯片的多路消防栓無水監(jiān)測系統(tǒng)設計
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nRF401無線通信芯片是Nordic公司生產(chǎn)，該芯片使用了433 MHz IGM頻段，集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制、FSK解調(diào)、多頻道切換等功能，具有性能優(yōu)異、功耗低、使用方便等特點。通過其外部引腳，可以使芯片隨時在發(fā)送模式和接收模式之間切換，無需進行任何初始化設置。nRF401通過單片機串口直接與MCU通信，無需對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼。
在nRF40l與W77E58單片機接口中。nRF401電路的工作模式由19腳TXEN控制，19腳為高電平時發(fā)送數(shù)據(jù)、為低電平時接收數(shù)據(jù)。發(fā)送時，信號從單片機串口TXD(P1．3)輸送給nRF401的9腳DIN端口的二進制串行數(shù)據(jù)被調(diào)制后通過天線發(fā)射出去；接收時，信號從天線接收轉(zhuǎn)換為二進制串行數(shù)后，通過10腳DOUT輸送給單片機串口RXD(P1．2)。該芯片12腳CS=0工作于433．92 MHz頻段，CS=1工作頻段為434．33 MHz。18腳PWR_UP低功耗控制，為高電平時，處于工作狀態(tài)；為低電平時，處于待機狀態(tài)。
2．2 單片機消防栓信息采集模塊
消防栓信息采集模塊如圖3所示。需要完成兩個方面的工作，一方面通過I／O接口讀取外部設備的消防栓信息，另一方面通過無線通信芯片nRF401響應主控機發(fā)送的查詢請求，回送當前消防栓信息。消防栓信息采集模塊由從控AT89S51單片機、水壓采集部分、A／D轉(zhuǎn)換電路、無線收發(fā)電路等組成。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/157709.htm
水壓采集和轉(zhuǎn)換部分是將壓力信號轉(zhuǎn)換為單片機能夠處理的數(shù)字信號，由CYGl512型傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832組成。CYG512的壓力敏感元件采用當代最先進的MEMS技術(shù)設計與制造。三維集成、雙面加工的硅壓阻壓力敏感元件具有優(yōu)秀的線性精度。離子注入、精細光刻技術(shù)制作的惠斯頓應變電橋的高度一致性使其具有很小的溫度漂移。采用硅硅直接鍵合技術(shù)使得硅薄膜力敏結(jié)構(gòu)具有很高靈敏度、優(yōu)良的穩(wěn)定性、優(yōu)良的動態(tài)性能的同時具有超薄的厚度。它綜合力敏結(jié)構(gòu)與襯底加固結(jié)構(gòu)的總厚度僅為O．6 mm，更有利于獲得更薄最終尺寸的薄形傳感器。CYGl512傳感器，是將CYG512系列產(chǎn)品和信號放大調(diào)理部分分體裝在一個與電線相連的儀表小盒內(nèi)，它可以提供O～5 V的輸出、方便與ADC0832接口。CYG512的標準量程在100 kPa，160 kPa，250 kPa，400 kPa，600 kPa，1 000 kPa，1 600 kPa，2 500 kPa，4 000 kPa。
ADC使用ADC0832是帶有串行輸入輸出8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間為80μs。它的兩個模擬量輸入通道是可編程的，可以由串行輸入口DI的3位控制字指定通道。CYGl512傳感器將壓力信號以電壓信號的形式提供給ADC0832。選擇ADC0832的CHl為單端輸入工作方式，CHO為不工作。所以，由DI端輸入的控制字為“111”，可將DI固定接高電平。當單片機的P1．2口將ADC0832的CS腳置低電平時，CLK的前3個脈沖上升從DI端輸入控制字“111”，接下來的8個脈沖完成轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)據(jù)就從P1．O口讀入到單片機中。
狀態(tài)指示部分是一個發(fā)光二極管，指示系統(tǒng)工作狀態(tài)。滅狀態(tài)表示水管水壓正常，當發(fā)光二極管亮時表明水管沒水，當二極管閃爍時表明水管水壓偏低。
3 系統(tǒng)的軟件設計
系統(tǒng)的軟件設計其主要部分為通信處理模塊和消防栓信息采集模塊兩大部分的設計。
通信處理模塊的軟件設計主要有程序初始化部分、RS 232通信部分和無線通信部分。串口初始化。W77E58的串口O工作在工作方式1，通過RS 232與PC機通信。串口1工作在工作方式1，控制nRF401通信。兩個串口均使用定時器1控制通信波特率，波特率定為9 600 b/s。
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