基于NRF2401的電壓監控系統設計

烏云

摘要：本文設計了一種基于NRF2401的電壓監控系統，主要包括三大部分，即電壓監控數據采集，NRF2401無線收發模塊，電壓數據顯示模塊。本課題首先研究和分析數據采集方法，用ADC0832進行A/D轉換，單片機STC89C52處理采集的電壓信號通過NRF2401模塊發送到接收模塊，讓LCD1602進行實時顯示，從而達到實時監控的目的。

關鍵詞：無線收發模塊；STC89C52系列單片機；電壓監控

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0153-01

1 前言

隨著我國經濟的快速發展，改善電能質量已經成為國家政策的重要內容。電壓是電能質量的主要指標之一。為了提高電壓監測數據的準確性、真實性和完整性，有效地減少管理人員統計和錄入數據的時間，加大分析，提高供電電壓的管理水平和保證電能質量，本課題設計了一套基于單片機的基于NRF2401的電壓監控系統。

2 設計主要研究內容

本設計研究的是遠程電壓監控，以保證對監控電壓能實時的進行監控和分析，以便及時做出調整，做出相關措施，提高和改善電壓質量。

該設計的內容是實現短距離的電壓監控，由于是實驗性目的，且出于安全角度考慮，于是選擇的監控電壓范圍是0-5V。將采集到的電壓數據經過無線方式實時傳輸，從而能達到遠程監控的目的。采集到的模擬電壓經ADC0832轉換為數字電壓，經單片機STC89C52傳輸到NRF2401發射，再經過NRF2401接收，將接受的數字電壓通過單片機STC89C52發送到LCD1602液晶顯示屏上顯示出來。

3 硬件設計

在硬件方面包括了無線收發模塊、A/D轉換模塊以及單片機STC89C52最小模塊等。

硬件設計框圖如圖1。

NRF2401單片射頻收發芯片，芯片中包含了功率放大器、晶體振蕩器和調制器、頻率合成器等等功能模塊，可以通過程序對輸出功率及通信頻道進行配置。該芯片的工作頻段為2.4～2.5GHz，正因如此，它的功耗特別低，多種低功率工作模式讓節能設計更方便，正因為它具有許多有點，故應用面非常廣。

4 電路的調試

在電路焊接好，軟件程序編寫完成后，開始調試本次設計，調試是設計中的重中之重。在調試過程中，出現接收模塊的液晶部分顯示始終為0的現象。可能有以下幾個原因：接收模塊未正常工作，不能接收到數據、發送端的數據未發出、程序問題以至于發送的數據不正常。對于提出的這些假設，做了如下的驗證：線路的連接出錯，發送端正常供電，NRF2401的CE端口接地，使其處于有效。數據段輸入模擬的數據信號，NRF2401的4位的數據輸入端口全部都置高，發現接收端液晶顯示電壓為2.65V；將4位的數據輸入端全部接地，接收端顯示為0V；說明了發射模塊，與接收模塊處于正常工作。檢查天線，發現手觸碰天線后，接收端有數據顯示，是天線的接觸不正常。同時也發現線路的連接有出錯，NRF2401的CE端沒有連接到STC89C52單片機上控制。

5 結語

本次設計是為了建立一種新的電壓監控模式，從而解決當前人工抄表的產生種種誤差，以及浪費大量的人力、財力的問題。電壓監控系統的提出是對目前電力系統的一種重要摸索。本次設計從開始尋找設計思路、設計需求分析、以及到最終的設計內容的實現，通過近一個月的努力終于完成了這次論文且完成了本次研究的目的，做出了基于NRF2401的電壓監控系統的小型實物，基本上達到了電壓監控的目的。

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