- 基于nRF905的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

nRF905突出的優(yōu)點(diǎn)就是收發(fā)模塊電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所需要的外圍器件少。nRF905在正常工作前應(yīng)由STC11L60XE先根據(jù)需要寫(xiě)好配置寄存器，其后的工作主要是兩個(gè)：發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。通過(guò)TRX-CE，TX-EN，PWN-UP的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)nRF905不同的工作模式，模式設(shè)置如表1所示。

1）發(fā)送流程 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，STC11L60XE先把PWR_UP引腳置為電平、TRX_CE引腳置為低電平。從而使nRF905置于待機(jī)模式；然后按時(shí)序通過(guò)SPI總線把發(fā)送地址和待發(fā)送的數(shù)據(jù)都寫(xiě)入nRF905相應(yīng)寄存器中。SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定。微控制器將PWR_UP、TRX_CE和，TX_EN全置高電平，激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式。nRF905的ShockBurstTM發(fā)送包括以下步驟：射頻寄存器自動(dòng)開(kāi)啟；數(shù)據(jù)打包；發(fā)送數(shù)據(jù)包；當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，引腳被置高。當(dāng)TRX_CE被置時(shí)，nRF905發(fā)送過(guò)程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。Sho ckBurstTM工作模式保證一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開(kāi)始，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過(guò)程都會(huì)被處理完，并且只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包的具體格式見(jiàn)圖4，具體溫度采集發(fā)送程序流程見(jiàn)圖5。

2)接收流程 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要接收時(shí)，STCllL60XE先把TRX_CE置為高電平、TX_EN置為低電平，此時(shí)nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式；650 μs后，nRF905不斷監(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；當(dāng)nRF905檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高；當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高。當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nRF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)備好引腳置高。微控制器把TRX _CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式。微控制器通過(guò)SPI口以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳和地址匹配引腳置低。nRF905可進(jìn)入ShockBurstTM接收模式、發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。具體接收程序流程見(jiàn)圖6。

3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于多機(jī)通信利用PC機(jī)（IPC）實(shí)現(xiàn)測(cè)控主要有兩種方式：一是通過(guò)串行接口（RS_232或RS_485），二是通過(guò)各種數(shù)據(jù)采集板卡。微軟公司推出可視化，面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Visual Basic是很好的選擇。因此采用Visual Basic開(kāi)發(fā)Windows下的測(cè)控軟件使用簡(jiǎn)單、容易上手、開(kāi)發(fā)效率高，尤其是軟件界面設(shè)計(jì)非常便捷，編程工作量較小、開(kāi)發(fā)周期短，特別適合非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員掌握使用。

本課題針對(duì)串口開(kāi)發(fā)，Visual Basic提供了串口通信控件MScomm，在軟件設(shè)計(jì)中首先對(duì)MScomm控件進(jìn)行初始化設(shè)置：MSComm1.CommPort =1設(shè)置串口通道為1；MSComm1.Settings=“9600，N，8，1”設(shè)置依次為波特率、同位檢查、數(shù)據(jù)位和停止位：MSComm1.PortOpen=True設(shè)置串口打開(kāi)；MSComm1.RThreshold=1設(shè)置接收緩沖區(qū)每接收一個(gè)字符就觸發(fā)一次接收事件，MSComm1.InputMode=comInputModeBinary設(shè)置串口接收數(shù)據(jù)格式為二進(jìn)制，MSComm1.SThreshold=0‘設(shè)置串口為禁止發(fā)送事件，MSComm1.InputLen=0讀取接收緩沖區(qū)的所有字符等等。上位機(jī)運(yùn)行首先進(jìn)行串口初始化，相應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)建立，等待串口中斷。當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)接到數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā)程序中斷，將Comm1.input的數(shù)據(jù)送至Buffer（i）的數(shù)組中，當(dāng)接收四個(gè)字節(jié)的數(shù)字后，進(jìn)行判斷，起始字符和結(jié)束字符是否正確，判斷正確后根據(jù)不同的地址值將Buffer（2）的數(shù)組中的溫度值相應(yīng)保存然后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理，再顯示在圖形區(qū)，退出中斷。上位機(jī)具體流程圖如圖7所示。

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

傳統(tǒng)多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，多采用有線傳輸方式將溫度采集端與監(jiān)控端相連，當(dāng)溫度采集點(diǎn)較多時(shí)，必然導(dǎo)致系統(tǒng)布線復(fù)雜、成本增加、故障率高且維護(hù)困難。該研究的無(wú)線射頻模塊采用低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)優(yōu)化電路，屏蔽無(wú)線干擾，通訊距離可達(dá)500～800 m。應(yīng)用該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了學(xué)校檔案室外無(wú)線多點(diǎn)溫度采集與監(jiān)控。采集監(jiān)控設(shè)備分布如圖8所示，系統(tǒng)于3月29號(hào)19時(shí)18分至3月30號(hào)19時(shí)18分連續(xù)運(yùn)行1天并每分鐘采集一次。溫度圖表記入如圖9所示，紅色圖線為室外溫度，黑色為檔案室溫度。據(jù)當(dāng)天南京氣象公布?xì)鉁?℃到21℃與采集數(shù)據(jù)和繪制曲線相比誤差甚微。室外由于采集設(shè)備要求太陽(yáng)直射所以采集溫度偏高，白天溫度波動(dòng)由當(dāng)天東南風(fēng)造成和采集時(shí)間周期造成，11點(diǎn)和12點(diǎn)之間由于云層遮擋造成采集溫度下滑，與同類(lèi)產(chǎn)品相比，該系統(tǒng)體積小、采集相同數(shù)據(jù)信息用時(shí)少、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高。

5 結(jié)束語(yǔ)