一種基于RF微功率芯片的測(cè)溫系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,溫度、濕度信息的采集和傳遞是一項(xiàng)很重要的功能,以前粗放式生產(chǎn),現(xiàn)在是追求高技術(shù)含量的精細(xì)化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)上孵化、育種等場(chǎng)合,需要對(duì)溫度實(shí)行控制,許多領(lǐng)域?qū)匾约皦毫Φ葦?shù)據(jù)的采集可通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn),如何有效地管理棚室溫度,是當(dāng)前蔬菜管理的重點(diǎn)。本文針對(duì)由于農(nóng)作物的不同時(shí)期傳感器的空間位置不固定,布線不方便,可靠性差的問(wèn)題,采用無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。利用微功率RF芯片(nRF24E1)設(shè)計(jì)了一個(gè)體積小、成本低、性能穩(wěn)定、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸可靠的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線射頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)線采集。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用,DSl8820和單片機(jī)AT89S52以及RF芯片組成的測(cè)溫系統(tǒng),完全符合用戶的需要。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是溫度、濕度和壓力的采集、傳輸、顯示和后期處理等功能。系統(tǒng)的總體構(gòu)想為數(shù)據(jù)采集模塊,短距離無(wú)線通訊模塊,串口通信模塊,顯示處理模塊幾大部分。系統(tǒng)方案的確定主要集中在無(wú)線通訊模塊的選擇和顯示模塊上。
硬件系統(tǒng)組成如圖1所示,首先用傳感器將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),送到單片機(jī)進(jìn)行初步處理,然后利用nRF2401無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸芯片通過(guò)無(wú)線方式將有效數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端,接收端在接收到有效數(shù)據(jù)后通過(guò)串行口將數(shù)據(jù)送入手機(jī),手機(jī)通過(guò)C#語(yǔ)言編寫的控制程序完成數(shù)據(jù)的顯示以及對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理的任務(wù)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件組成
圖2所示是系統(tǒng)的硬件組成,DSl8820是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。具有3引腳 TO-92小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為-55~+125℃,可編程為9~12 b A/D轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá)O.0625℃,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16b數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DSl8820可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需1根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。從DSl820讀出的信息或?qū)懭隓Sl820的信息,僅需要1根口線(單線接口)。讀寫及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線,總線本身也可以向所掛接的 DS1820供電,而無(wú)需額外電源。以上特點(diǎn)使DSl8B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。DSl820提供九位溫度讀數(shù),構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件,DSl820與nRF24E1的連接方式如圖3所示。
在本系統(tǒng)中,傳感器采集數(shù)據(jù)后,送到下位機(jī),下位機(jī)和上位機(jī)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通道聯(lián)系。無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)部分主要由nRF24E1芯片、E2PR-OM、晶振、傳感器信號(hào)輸入和天線組成。
評(píng)論