在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是最為常見(jiàn)、最為重要的物理工藝參數(shù)之一。隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)中對(duì)溫度測(cè)量的要求也越來(lái)越高，測(cè)量數(shù)據(jù)的范圍也越來(lái)越大。溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，傳感器模塊的設(shè)計(jì)將直接影響著數(shù)據(jù)的測(cè)量效果，隨著測(cè)量要求的提高，傳感器模塊電路的復(fù)雜程度也會(huì)越來(lái)越高，無(wú)疑帶來(lái)布線的困難和效率的下降，同時(shí)存在著易短路，易老化等隱患，給系統(tǒng)的綜合調(diào)試和維護(hù)帶來(lái)難度。與傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)相比，無(wú)線傳輸技術(shù)具有測(cè)量精度高、受環(huán)境影響小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文將傳感器技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線溫度采集功能。

1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的原理

無(wú)線溫度采集系統(tǒng)是一種基于射頻技術(shù)的無(wú)線溫度檢測(cè)裝置。系統(tǒng)中由溫度傳感器將溫度采集后輸出的模擬信號(hào)逐步送往信號(hào)放大電路、低通濾波器以及A/D轉(zhuǎn)換器(即信號(hào)調(diào)理電路)，然后在單片機(jī)的控制下將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳送到無(wú)線收發(fā)芯片中，并通過(guò)芯片的調(diào)制處理后由芯片內(nèi)部的天線發(fā)送到上位機(jī)，在上位機(jī)模塊中，發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)由單片機(jī)控制的無(wú)線收發(fā)芯片接收并解調(diào)，最后通過(guò)接口芯片發(fā)送到PC機(jī)中進(jìn)行顯示和處理。

系統(tǒng)包括無(wú)線采集、主機(jī)控制和PC 機(jī)三個(gè)通信節(jié)點(diǎn)：無(wú)線采集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)溫度采集和溫度數(shù)據(jù)的收發(fā);主機(jī)控制節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單通信控制和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)，并可通過(guò)串口傳到上位機(jī);PC 機(jī)節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)采集提供計(jì)算機(jī)通信方式，為實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大功能提供上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2、硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)定好的系統(tǒng)方案，進(jìn)行硬件電路的具體設(shè)計(jì)，由于主機(jī)和從機(jī)各模塊的硬件設(shè)計(jì)原理基本相同，而溫度采集和NRF905 無(wú)線通信塊都在從機(jī)部分，這里重點(diǎn)分析從機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 從機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 溫度采集

溫度采集模塊的主要功能是對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)字化，這里選用逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832芯片，該芯片具有8位分辨率，轉(zhuǎn)換范圍為0~5 V.由于數(shù)據(jù)的輸入和輸出不在同一時(shí)間進(jìn)行，所以DI和D0可以接到同一個(gè)引腳上。ADC0832 使用SPI 串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，電源電壓為+5 V，去耦電容C 為0.1 μF，硬件電路如圖3所示。

圖3 溫度采集模塊

2.2 NRF905無(wú)線通信

無(wú)線通信模塊采用單片433/868/915 MHz無(wú)線收發(fā)器NRF905芯片。該芯片與單片機(jī)的接口為SPI口，調(diào)制采用GFSK高斯頻移鍵控方式，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。波段采用ISM 免費(fèi)波段，供電電壓為1.9~3.6 V，選用3.3 V供電，器件選用AMS1117-3.3，發(fā)射功率最大為10 dBm，硬件電路如圖4所示。

圖4 NRF905無(wú)線通信塊

3、軟件設(shè)計(jì)

硬件部分完成后，下面進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)，溫度采集系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括主程序、溫度采集和NRF905無(wú)線通信三部分。

3.1 主程序