无线温度采集系统实现分析

无线温度采集系统实现分析

作者：李佩张红李新娥

来源：《数字技术与应用》2012年第01期

摘要：介绍了一种以单片机为中心的无线数据采集方法和VB系统的计算机端的数据采集控制系统的实现过程。温度数据的无线传输模块采用Nordic公司的nRF905作为控制核心，实验开发板采用的是DD-900，PC通过VB的串口通信控件与无线模块进行通信，以达到实时数据采集的目的。

关键词：无线温度采集 VB DD-900 nRF905

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0068-02

Abstract：Introduces a method of wireless tempreture acquisition by single-chip,and the achieve process of tempreture acquisition control system based on PC teminal by VB. Wireless transmisson unit adopt nRF905 produced by Nordic as control centre, and DD-900 as expriment unit.The communication between PC and wireless unit use Serial Interface communication control in VB,in order to achievement tempreture acquisition real-time.

Key words：Wireless tempreture acquisition Visual Basic DD-900 nRF905

在生活中使用最多的温度参数被广泛地应用于科学研究和人们的日常生活等领域。针对恶劣环境的工业现场以及高科技的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。该方案主要是利用51单片机采集实时外界的温度，利用无线传输实现在VB上位机显示温度采集的结果，并对数据进行相应的对比和处理。

1、无线温度采集系统设计

1.1 无线温度采集的原理

无线温度采集的原理如下：温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往信号放大电路、低通滤波器以及A/D转换器（即信号调理电路），然后在单片机的控制下将

A/D转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中，并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机，在上位机模块中，发送来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调，最后通过接口芯片发送到PC机中进行显示和处理。

1.2 无线温度采集系统方案

本文设计的无线温度采集系统是由一个上位机模块和一个下位机模块构成，上位机模块与下位机模块之间采用无线数据通迅联系。上位机模块能对整个无线数据采集系统的运行进行管理和控制，下位机模块主要实现温度的单点数据采集（如需多点只需添加采集模块即可）。下位机模块包括两部分电路，一路是数据采集部分，一路是热电偶自动检测部分；上位机是单片机控制下的无线接收电路和PC机与无线收发单元间的串口通信电路。

(1)温度传感器。数据采集部分主要包括热电偶温度采集电路的电流信号输出和信号放大器2个模块，完成被测热电偶的数据采集功能。其中热电偶温度采集电路的电流信号输出是4～20mA的弱电流；放大器将上一级输出的4～20mA的弱电流转换为电压信号并放大，放大器的输出结果满足模数转换的转换范围。

热电偶自动检测部分的信号调理电路主要由标准热电偶、信号放大器组成，完成对被测热电偶的自动检测功能。其中标准热电偶将被测点温度信息转换成电压量；信号放大器将标准热电偶输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换的转换范围。

(2)模数转换电路。模数转换电路是用A/D转换器接收来自放大器的模拟信号，并将其转换成数字信号提供给发射电路。

(3)无线发射电路。无线发射电路是由nRF905单片机控制，从发送端（模数转换）接收数据，并用无线收发芯片对收到的数据进行编码，然后通过输出端口输出。

(4)无线接收电路。无线接收电路是由nRF905接收发射电路发送的信号，通过无线收发芯片进行译码，成为上位机可显示的数据。

(5)PC机与无线收发单元间的通信电路。系统采用一个接口芯片连接PC机与无线收发单元，通过该接口芯片实现数据传送和在PC机上显示温度数据采集的结果以及被测热电偶的检定结果。

2、硬件设计

2.1 nRF905无线数据传输模块

nRF905是Nordic Semiconductor公司推出的一款高速单片射频收发芯片，工作电压为

1.9～3.6V,32引脚QFN封装，工作于433/868/915MHz3个ISM频道，自动产生前导码和CRC 校验码，可以很容易通过SPI接口进行配置，外围器件连接简单。nRF905有ShockBurst TM 发送工作模式和ShockBurst RX接收工作模式，由TRX_CE/TX_EN/PWR_UP三个引脚的设置来决定。如表1所示。

表1 nRF905的工作模式

2.2 DD－900实验开发板

DD-900是一款具有实验、下载编程、仿真三种功能合一的单片机综合学习开发系统，支持51系列、AVR系列部分单片机的实验和开发。

3、数据采集步骤

(1)将第一块DD-900实验开发板与nRF905无线传输模块组成无线温度发射系统。将第二块DD-900实验开发板与nRF905无线传输模块组成无线温度接收系统。

(2)将发射系统与接收系统的下位机程序分别下载到对应的两块DD-900实验开发板上。

(3)对两块DD-900开发板进行简单的设置。将第一块DD-900实验开发板的JP1中的DS、VCC两个插针用短接帽进行短接，使得LED数码管接入到电路中。将JP6中的18B20、P13两根插针用短接帽进行短接，使DS18B20温度传感器接入到电路中。第二块DD-900实验开发板的设置方法与第一块相同，同时还要将第二块DD-900实验开发板通过串口与计算机连接。然后将两块DD-900实验开发板与两支nRF905无线传输模块用度防线进行边接，连接如图2所示。注意两块nRF905无线传输模块的第一脚为3V供电端，在DD-900实验开发板上设有

3V电压输出端，因此方便该实验的接入。

(4)分别打开两块DD-900实验开发板的电源开关，此时两块实验板上显示出发射的温度和接收到的温度。

(5)打开VB上位机程序，点击运行，开始显示接收到的温度数据。系统软件主要是用

VB6.0对RS232串口编程。实现硬件之间的通讯。MSComm是Microsoft公司提供的主要用于串行通信编程的ActiveX控件。ActiveX控件包括一系列的属性、方法和事件，应用程序通过ActiveX控件提供的接口来访问控件的功能。通信控件把许多复杂的操作都留给了VB和Windows处理，编程人员编程时只需设置其中的一些属性。用VB程序实现数据采集的关键程序代码如下。

Dim comp As Integer

mPort = 1

MSComm1.Settings = "9600,n,8,1"

MSComm1.InBufferSize = 1024

MSComm1.OutBufferSize = 512