基于NRF905的溫度采集系統(tǒng)的設計

(樂山職業(yè)技術學院 四川 樂山 614000)

隨著工業(yè)2.0的發(fā)展，溫度以及其他數據的采集越來越頻繁，應用越來越廣泛，傳統(tǒng)的溫度采集不方便，在高溫環(huán)境下，給采集人員帶來一定的安全隱患，本文通過設計一個非接觸式的遠程溫度采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用atmega16系列芯片作為主控器件，利用NFRF905芯片進行遠程通信，溫度傳感器使用PT100，PT100是一個溫度傳感器,是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器,可以工作在-200℃至650℃的范圍。

一、系統(tǒng)的硬件結構

系統(tǒng)由PT100采集外部溫度，并將溫度信息量轉換成電壓量，在通過模擬信號數字化，將溫度的模擬量，轉變?yōu)檫m合計算機或控制器處理的數字量，送給atmega16單片機處理，單片機將處理后的信息送到LCD1602液晶屏上顯示，然后在通過nrf905無線傳輸模塊遠程傳遞給控制中心。整個系統(tǒng)包括系統(tǒng)溫度采集模塊、模/數轉換模塊、無線傳輸模塊、和系統(tǒng)控制中心。

系統(tǒng)硬件模塊框圖如圖1所示：

在此框圖中，每一個從模塊，可以控制多個溫度采集模塊，溫度控制器模塊可以分為主模塊和從模塊，一個溫度控制器主模塊可以控制多個溫度控制器從模塊。

無線傳輸模塊使用NRF905芯片，NRF905是一款工作于433MHZ、868MHZ、915MHZ的高斯移頻鍵控調制模式下的一款無線傳輸芯片，最多可利用512個通信頻率，使用shockburst傳輸模式，和微控制器之間使用全雙工的串行外設接口進行通信。配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11mA，工作于接收模式時的電流為12.5mA，內建空閑模式與關機模式，易于實現節(jié)能。nRF905適用于無線數據通信、無線報警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領域[1]。

核心控制芯片使用atmega16，它是一款高性能、低功耗的8位avr的微控制器，有32x8的通用寄存器，內有16K字節(jié)的程序存儲器，在系統(tǒng)內可編程Flash，512字節(jié)的EEPROM和1K字節(jié)內部SRAM。

圖1 系統(tǒng)硬件結構圖

圖2 軟件流程圖

二、系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)的軟件分為上位機軟件和控制器軟件，本系統(tǒng)設計中主要是對控制器軟件進行設計，從控制器軟件的流程圖如圖2所示：

在使用NFR905作為無線傳輸模塊的時候，主要考慮三個方面的因素：Nrf905模式的配置、Nrf905通過寄存器配置、Nrf905需要spi通信配置寄存器[2]。模式的配置，有四種模式：如下表所示：

表1 NRF905配置模式

其中射頻接收模式和射頻發(fā)送模式是實現系統(tǒng)溫度數據遠程接收和發(fā)送功能的兩種模式，假設PWR_UP為高電平，可以通過如下的軟件設計將其配置為接收模式。

void SetRxMode(void)

{

TXEN=0;

TRX_CE=1;

Delay(1);

}

其中Delay(1)的延時時間應該大于或等于650us。

同樣的也可以將其配送為發(fā)送模式，配置為發(fā)送模式的程序段如下所示：

void SetTxMode(void)

{

TRX_CE=0;

TXEN=1;

Delay(1);

}

2.1 nRF905配置

根據手冊，可以寫出如下的配置程序：

unsigned char idata RFConf[11]=

{

0x00, //配置命令//

0x4c,//CH_NO,配置頻段在430MHZ

0x0c,//輸出功率為10db,不重發(fā)，節(jié)電為正常模式

0x44,//地址寬度設置，為4字節(jié)

0x04,0x04,//接收發(fā)送有效數據長度為32字節(jié)

0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,//接收地址

0x58,//CRC充許，8位CRC校驗，外部時鐘信號不使能，16M晶振

};

三、結束語

本系統(tǒng)在設計上實現了一對多的通信模式，可以通過主控制對多個從控制器實現控制和管理，多個溫度采集系統(tǒng)將采集的溫度數據送給從控制器進行處理，從控制器又將這些數據送給主控制器進行管理和在上位機中顯示、保存。