基于TDK5110與TDA5220的無線溫度采集系統(tǒng)

　　隨著科學技術的發(fā)展，簡單、方便、實用的東西越來越受到人們的喜愛。無線通信技術的發(fā)展為人們的生活、生產帶來了極大的改變，節(jié)省了大量的人力、物力資源?，F在，無線通信技術已經應用到生活的方方面面。在一些不利于有線通信的場所，無線通信技術更是起到了不可替代的作用。小到對講機，大到移動通信網絡，它們無疑在改變著人們的生活方式。比如在生產環(huán)境惡劣的生產車間，工作人員不能長時間停留在現場觀察設備是否運行正常，就需要將采集到的數據傳輸到一個環(huán)境相對好的控制室內，工作人員可以在這里觀察整個生產線的一舉一動。由于廠房大、監(jiān)測點多等原因，需要傳輸的數據多，使用傳統(tǒng)的有線數據傳輸方式就需要鋪設很多很長的線纜，浪費資源，占用空間，可操作性差，出現錯誤時換線困難。顯然，采用有線數據傳輸弊端很多，因此采用無線數據傳輸方式可大大改觀有線方式的不足。又如在冷庫等不利于工作人員天天進出的場所，采用無線數據發(fā)射方式可以避免進出困難，同時無線發(fā)射裝置的移植性好，可隨時安裝或拆除。基于以上考慮，本文設計探討了基于TDK5110與TDA5220的無線溫度采集系統(tǒng)。

　　1 無線數據傳輸原理

　　系統(tǒng)由兩部分組成，通過無線方式聯系在一起。第一部分作為溫度采集與發(fā)射部分，置于被測環(huán)境中。這部分上電后開始測量溫度，并將測得的溫度數據實時發(fā)送出去。第二部分作為溫度接收和處理部分，上電后開始接收第一部分發(fā)射過來的溫度數據，并將數據送給計算機進行存儲和處理。系統(tǒng)的整體設計硬件結構框圖如圖1所示。圖1的上側為溫度采集與發(fā)射部分原理框圖，該部分通過發(fā)射芯片TDK5110向下側的溫度接收與處理部分發(fā)送溫度數據，同時通過接收芯片TDA5220接收上側溫度采集與發(fā)射部分發(fā)送過來的溫度值，通過主控器AT89C52把溫度值送給計算機。

　　2 發(fā)射/接收芯片參數及電路設計

　　2.1 發(fā)射芯片

　　英飛凌TDK51lO是一塊工作頻段在434/868 MHz的單芯片ASK/FSK發(fā)送器。芯片具有相當高的系統(tǒng)集成度，片上完全集成了PLL合成器和一個高效率功放以驅動天線，所以使用時只需要非常少的外圍電路，適合電路的微型要求。另外其獨到的電路和功放模塊設計以及睡眠、PLL起振和發(fā)射三種模式的設置使得芯片具有很好的低功耗特性。

　　對于FSK調制電路的設計，需要分析圖2所示電路對發(fā)送信號頻率的影響。

　　其中，CL表示晶振的負載電容;CSW是FSK開關的對地電容，包括了布線時的分布電容，一般可以3 pF計入;對于13.56 MHz的晶振，R=100 Ω;L=4.6μH。該電路是通過外接的Cv1、Cv2值改變晶振負載電容來實現頻率變化的。當FSKDTA=0，開關閉合，Cv2和CSW都被短路，Cv1和L構成等效負載電容;當開關打開時，CSW、Cv2都計入回路，Cv1、CSW、Cv2和L構成等效負載電容。晶振振蕩頻率與負載電容之間的關系為：

　　其中：

　　CL為晶體振蕩在中心頻率f時所要求的負載電容。

　　C0、C1為晶振內部等效電容值。

　　f'=32f，為晶振振蕩在中心頻率f時的發(fā)射頻率。

　　△f為想要實現的距離晶振中心振蕩頻率的頻偏。

　　當采用TDK5110推薦的NX6035SA晶振時，f=13.568 75 MHz，C0=1.5 pF，C1=5.8 pF，CL=12 pF。

　　假設為實現“O”的發(fā)射△f，計算得到CL0值。但由于芯片內部等效電感的存在，需要修正Cv1值，此時開關閉合，所以修正式子：

　　其中ω0為發(fā)射“0”時晶振振蕩角頻率。

　　得到：

　　在晶振f=13.568 75 MHz時，芯片等效電感L=4.6μH，所以計算可得Cv1=10 pF。

　　同樣實現“1”的發(fā)射△f，計算得到CL1值為此時晶振回路中Cv2和CSW并聯后再與Cv1、L串聯后的等效電容值。即