一種基于RF微功率芯片的測溫系統(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)的采集可通過傳感器來實(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，可靠性差的問題，采用無線通信技術(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)無線采集。經(jīng)過實(shí)際使用，DSl8820和單片機(jī)AT89S52以及RF芯片組成的測溫系統(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)場信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過模／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無線數(shù)據(jù)傳輸芯片通過無線方式將有效數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端，接收端在接收到有效數(shù)據(jù)后通過串行口將數(shù)據(jù)送入手機(jī)，手機(jī)通過C#語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；溫度測量范圍為-55～+125℃，可編程為9～12 b A／D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)O．0625℃，被測溫度用符號(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)溫度檢測系統(tǒng)。DSl820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件，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)通過無線數(shù)據(jù)通道聯(lián)系。無線數(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。