樓宇設(shè)備測控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊設(shè)計(jì)

樓宇設(shè)備測控系統(tǒng)是智能建筑的重要組成部分，該系統(tǒng)將對整棟樓宇的空調(diào)制冷系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯、消防、安全防范系統(tǒng)等進(jìn)行信號采集和控制，實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備管理自動化，起到集中管理、分散控制、節(jié)約能耗的作用。
對于已經(jīng)投入運(yùn)行的建筑安裝有線樓宇測控設(shè)備則比較困難與麻煩，但采用無線組網(wǎng)技術(shù)可以方便地完成樓宇測控設(shè)備安裝布置，其組網(wǎng)靈活，安裝施工費(fèi)用低廉，并能根據(jù)需要重新布置樓宇設(shè)備測控系統(tǒng)，具有可移動性。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
樓宇設(shè)備測控系統(tǒng)包括nRF24LEl無線數(shù)據(jù)采集與控制模塊、nRF24LUl+無線USB接口模塊和PC機(jī)構(gòu)成的樓宇設(shè)備測控中心，系統(tǒng)方框圖如圖l所示。

無線數(shù)據(jù)采集與控制模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制各樓宇設(shè)備子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)各個(gè)子系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)，并實(shí)時(shí)將各子系統(tǒng)監(jiān)控的狀態(tài)變化以無線方式，通過無線USB接口模塊傳送給監(jiān)控中心。同時(shí)，監(jiān)控中心也通過無線USB接口模塊以無線方式將控制命令傳送給無線數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)各樓宇設(shè)備子系統(tǒng)的控制。

2 無線數(shù)據(jù)采集模塊電路
無線數(shù)據(jù)采集模塊是以nRF24LEl低成本、高性能的嵌入式微處理器智能射頻收發(fā)器為核心。
nRF24LEl是一款適合超低功耗無線應(yīng)用的SoC，片上集成了Intel805l 8位微處理器、nash存儲器、低功耗振蕩器、實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器、AES硬件加密器、隨機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)生器、節(jié)能控制等部件，并提供了一個(gè)理想的無線協(xié)議平臺，以保證協(xié)議的無縫連接、安全性、低功耗以及抗干擾性能。對于應(yīng)用層，nRF24LEl提供主從SPI接口，UART，6～12位A／D轉(zhuǎn)換器，PWM，模擬比較器，定時(shí)器以及外部中斷等外設(shè)功能，以滿足測量與控制需要。
nRF24LEl構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)采集模塊主電路如圖2所示。

3 無線USB模塊電路
無線USB模塊電路由nRF24LUl+實(shí)現(xiàn)。nRF24LUl+內(nèi)置有2．4 GHz射頻收／發(fā)內(nèi)核，支持12 Mh／s全速USB接口，具有2 Mb／s的空中無線速率。具有內(nèi)部穩(wěn)壓器，直接使用USB總線供電，而不需要外部穩(wěn)壓器，節(jié)約成本和PCB板空間。集成的PLL鎖相環(huán)合成器可為射頻及USB提供時(shí)鐘，無需外部濾波、諧振器和壓控二極管，只需要低成本的±6×10-9精度的16 MHz晶體。nRF24LUl+構(gòu)成的無線USB模塊電路如圖3所示。