基于PTR2000的無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

摘要：本文設(shè)計(jì)一種基于PTR2000的無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三路溫度數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸。系統(tǒng)采用雙單片機(jī)為控制核心，在發(fā)送端利用AT89c2051控制數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，在接收端利用AT89C51控制數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、顯示，并通過PTR2000無線收發(fā)模塊將采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，最后利用虛擬儀器LabVIEW實(shí)現(xiàn)三路溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞: PTR2000；無線傳輸；溫度采集；LabVIEW

中圖分類號(hào)：TN935 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)12(c)-0000-00

1 引言

在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集參數(shù)很多，溫度數(shù)據(jù)采集是其中最常見的一種。傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法只適合于采集變化范圍較小的情況，對(duì)于多點(diǎn)大范圍變化的溫度數(shù)據(jù)采集來說，遠(yuǎn)距離傳輸會(huì)引起較大的誤差，而且一般具有成本高、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。為解決此問題，本文提出一種基于無線傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用主從雙單片機(jī)、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、A/D轉(zhuǎn)換器和虛擬儀器軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)三路溫度數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由前端溫度調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、無線發(fā)射/接收和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)處理及顯示模塊組成。

2.1 前端溫度調(diào)理模塊設(shè)計(jì)

前端溫度調(diào)理模塊由三路相同的溫度傳感器和信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成。傳感器選用電流型AD590集成器件，溫度變化用電流值體現(xiàn)，即流過器件電流的微安數(shù)等于器件所處環(huán)境溫度的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)。該器件相當(dāng)恒流源，但電流值小，使用時(shí)需與電阻串聯(lián)，將電流變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，并用放大器將電壓放大，以便A/D采集。

硬件電路如圖1所示。在單路溫度調(diào)理電路中，將AD590串上10K滑動(dòng)變阻器，修正AD590刻度誤差，當(dāng)溫度在0～100℃變化時(shí)，輸出V1在2.732～3.732V變化，即溫度每變化1℃，電壓變化0.01V。V1后端用兩級(jí)μΑ741構(gòu)成信號(hào)調(diào)理電路，第1級(jí)進(jìn)行信號(hào)放大，第2級(jí)做電壓跟隨器，進(jìn)行阻抗匹配。處理后V1從2.732～3.732V轉(zhuǎn)化成0～4V變化，滿足TLC2543測(cè)量。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集模塊由AT89C2051單片機(jī)控制高速A/D芯片TLC2543實(shí)現(xiàn)。TLC2543是一個(gè)開關(guān)電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用3線SPI串口可與微處理器進(jìn)行直接連接，即三個(gè)控制輸入端CLOCK、DATA OUT和DATA IN分別與AT89C2051的P3.0、P3.1和P3.2連接。

2.3無線發(fā)射、接收模塊電路設(shè)計(jì)

PTR2000模塊是一種采用FSK調(diào)制的超小型、超低功耗無線收發(fā)數(shù)傳模塊，頻段為433--434MHz，傳輸數(shù)據(jù)速率為19.2Kbps，電壓為2.7V-5.25V。當(dāng)TXEN腳為高電平時(shí)處于發(fā)射狀態(tài)，當(dāng)TXEN腳為低電平時(shí)處于接收狀態(tài)。

3 系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件采用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)，利用Ｇ語言良好的圖形界面進(jìn)行實(shí)時(shí)的、高速的溫度數(shù)據(jù)處理及網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

前面板如圖2所示。按下測(cè)試按鈕后，系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)溫度進(jìn)行測(cè)試，各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的溫度以方波形式被顯示，同時(shí)，在右側(cè)表格中直接顯示各點(diǎn)溫度值。

4 結(jié)束語

由于系統(tǒng)采集對(duì)象是溫度，需要進(jìn)行標(biāo)度變換，當(dāng)前溫度變換公式為：。其中： 為被測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量；為溫度最大值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量；為溫度最小值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。

實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能夠完成三路溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集和傳輸，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性高、維護(hù)方便快捷和人機(jī)界面友好等優(yōu)點(diǎn)。