基于nrf401芯片的温度无线数据采集系统设计

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1、第25卷第2期齐齐哈尔大学学报Vol.25,No.22009年3月JournalofQiqiharUniversityMarch,2009基于nRF401芯片的温度无线数据采集系统设计黄军友（四川信息职业技术学院，四川广元628017）摘要：介绍了基于nRF401芯片的温度无线数据采集系统的设计。给出了无线数据采集系统的硬件具体电路及通信协议的具体格式，上位机采用查询的方式对多个测温点进行查询。系统具有数据传输速度快、可靠性高、功能易扩展等特点，适用于多种工业领域。关键词：nRF401；数据采集；无线传输；DS1

2、8B20中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1007-984X(2009)02-0029-05随着通信技术的飞速发展和计算机广泛应用，数据采集和传输技术得到了长足的发展，应用领域越来[1]越广泛。目前工业控制现场以有线网络居多，但存在布线复杂、成本高等缺点。基于nRF401芯片的温度无线数据采集系统，设置方便，不需布线即可采集多点的数据，成本低，克服了有线网络存在的缺点。1总体设计1.1设计思路无线数据采集系统分为数据采集部分和无线发送与接收部分，系统设计思路是在接收到上位机的动作命令之后，温度传感器开

3、始检测温度，之后，直接将其转变成串行的电信号，经过单片机传送给无线传输模块的发送端；无线传输模块的接收端接收到信号经过电平转换之后通过串口传给计算机。1.2设计原理系统组成框图如图1所示。它由单片机、温度传感器、多用途无线收发模块、电平转换电路和计算机等部分组成。其工作原理是上位机每隔一秒查询一次，下位机按ID号响应，通过温度传感器测量温度值（16位带符号位二进制数），把这16位码分高低两字节通过接在下位机串行输出口的多功能无线传输模块发送无线传输模块温度传感器单片机无线传输模块电平转换电路电平转换电路计算机．．

4、．．．．站点1：ID-01无线传输模块温度传感器单片机上位机站点9：ID-09下位机图1系统组成框图收稿日期：2008-09-20作者简介：黄军友(1977-)，男，四川威远人，讲师，工程师，硕士，研究方向：电子与通信，Jdgcx_h@163.com。·30·齐齐哈尔大学学报2009年给上位机。上位机通过连接在串行输入口的无线传输模块接收数据，转换成十进制温度数值并显示。这就[2]完成了从数据采集、编码转换、数据无线传输、数据存储、数据显示等整个过程。1.3系统关键部件选择1）温度传感器的选择。数据采集电路主要是

5、测温电路，测温部分用数字集成温度传感器，系统选用DS18B20型号温度传感器。DS18B20是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，具有微型化、低功耗、[3]高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点。特别适合于多点温度测控系统，可以直接将输入信号转化成为串行数字信号进行处理。由于传送的是串行数据，放大器和A/D转换器可以省去，这种测温方式大大提高了测控系统的可靠性、降低了成本、缩小了体积。2）无线传输模块的选择。无线数据收发部分方案选择的关键是无线传输模块的选择。由于无线收发芯片的种类和数量比较多，如何在

6、设计中选择所需要的芯片非常关键。nRF401工作电压为2.7～5.25V，可以直接接单片机串口使用，数据无需曼彻斯特编码,效率高，最大输出功率+10dBm，速率20kbit/s，需要外[4]接天线的数量1个，外围元件约10个，故无线传输部分采用基于nRF401芯片的无线数据传输模块。3）单片机的选择。ATMEL公司推出的AT89系列的单片机具有明显的优点：1、和AT8051引脚相兼容；2、以EEPROM电可擦除和Flash技术为主导的储存器；3、静态时钟方式；4、可反复进行应用系统试验；5、[5]高标准的质量检测

7、。随着集成技术的发展和用户的不同需要，ATMEL公司先后推出不同档次的单片机系列：AT89C51系列（标准型），AT89S51系列（高档型）。在AT89S系列的高档型中，AT89S52是本系列的增强型，和AT89S51相比较，增强型的存储器容量扩大了一倍，增加了2个中断源，16位定时/计数器，增加了一个功能极强的定时/计数器等，故本系统选用AT89S52。2系统硬件设计2.1下位机部分电路[6]无线数据采集系统的数据采集部分主要由温度传感器DS18B20、单片机AT89S52和nRF401组成。图2所示为无线传输

8、模块电路，图3所示为DS18B20与单片机连接电路。VCCR41MKY2C11C1322pF4MHz22pFC84.7µFU6120XC1XC2219TXENVDDTXEN318PWRC3VSSPWR_UP417C75FILT1VSS163.3pFR6VCO1ANT1150µF61518KVCO2ANT2714C12VSSVSSC6L1813VDDVDD820pFR322