文献综述-无线温度采集系统设计

1、才肢J3L辖常役毕业设计（论文）文献综述设计（论文）题目:基于nRF905的无线温度采集系统设计学专学指称血名师名姓教院生导电子与信息工程学院电子信息工程022156职称2011年10月15日 基于nRF905的无线温度采集系统设计摘要：设计并实现了一种采用单片射频收发芯片nRF905、DS18B20和以单片机AT89C52为主控制器的无线温度采集系统。系统由一些相互独立的工作站构成，每站均包括数据处理模块、数据收发模块、数据采集模块和数据存储四大模块。系统能够实现温度信息的采集、传送、LED显示及数据存储查询功能。关键词：无线温度采集系统；nRF905；DS18B20数据存储查询无线通信的应

2、用关系无线通信在机动性要求较强的设备中或人们不方便随时到达现场的条件下得到了越来越广泛的应用，如无线数据采集、无线设备管理和监控、汽车仪表数据的无线读取等都是其典型应用。微功率短距离无线通信技术作为无线通信实用技术，一般使用单片射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块，通常射频芯片采用GFSK（高斯频移键控）调制方式，工作于ISM（工业、科学、医疗）频段，通信模块包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议，用户不必对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能，因其功率小、开发简单快速而在工业、民用等领域应用广泛。目前，

3、由于数据通信需求的推动,加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展，短距离无线通信技术也经历了一个快速的发展阶,WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术，以及紫蜂（ZigBee）技术、射频识别（RFID）技术等取得了令人瞩目的成就。随着集成电路技术的发展，ISM频段单芯片的无线数据通信IC的性能日益提高，短距离无线应用领域也在不断的扩大，其中包括家用电器，消费电子产品，工业控制，安防，自动抄表，汽车遥控控制等诸多领域。在遥控遥测、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标键盘等许多应用领域，都采用无线方式进行远距离数据传输。本文介绍采用ATMEL公司的8位通用微处理器T8

4、9C52为主处理芯片和无线数据收发芯片nRF905构成的短距离无线温度采集系统设备，给出了硬件和软件设计方案。1.1nRF905的数据参数nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.93.6V，32引脚QFN封装（5X5mm），工作于433/868/915MHz三个ISM（工业、科学和医学）频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC（循环冗余码校验），使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以

5、-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。nRF905适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域。1.1nRF905的优点nRF905作为无线收发模块、利用SPI口实现双向通讯的无线数据传输系统。Nrf905具有功耗低，抗干扰能力强，传输距离远，设计简单等优点，正因为这些优点，在民用无线通信应用领域，由于人们对短距离无线通信系统的不断开发和广泛应用，免申请的ISM频段资源越来越紧张，各系统之间频率的重合机会也越来越大，系统干扰也越来越严重，所以设计具有跳频功能的民用抗干扰

6、通信系统具有很直接的现实意义。利用该技术，既可以提高系统的抗干扰能力，也可以大大降低系统维护的复杂度。跳频通信系统主要由信号调制解调器、跳频图案发生器、频率合成器和跳频同步器等部件组成。1.2传感器模块一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经A/D转换器、ADC采样、量化、编码后成为数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。在本设计中，选用了数字温度传感DS18B20，可以直接将温度信号转换成数字信号，不需要经过A/D转换器、ADC采样、量化、编码的过程，大大地简化了设计环节。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司生产的最

7、新单线数字温度传感器，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。单线总线是一种具有一个总线主机和一个或若干个从机（从属器件）的系统，从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息，仅需要一根总线（单线接口），“一线总线”结构具有简洁且经济、抗干扰性强的特点。DS18B2内部结构，内含有两个温度系数振荡器：低温度系数振荡器用于产生时钟周期脉冲，而高温度系数振荡器决定门开通期。在未达到设置高温前，低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，内部计数器通过对时钟脉冲计数测量当前温度，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。例如：计数器设置为-55C时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭

8、，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55C。复位后，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。基于nRF905无线温度采集系统的构思许多场合都要对温度进行监测和控制。比如现代电力系统向着高电压大机组、大容量的方向发展，对电力系统供电可靠性的要求越来越高，由于绝大多数的电力设备长期在高电压、大电流和满负荷的条件下运行，导致热量集结加剧，如果不对温度的变化采取有效的监测措施，将会危及电力设备的安全运行。基于以上背景，本文提出了一种基于AT89C52单片机的数据采集及无线收发系统的设计方法。无线收发部分，采用

9、挪威NordicVLSI公司推出的NRF905单片射频收发器实现数据的无线传输，使得数据采集更加具有实时性。该系统硬件结构由少量的外部设备、无线数据传输模块，以及供电电路组成。无线数据传输模块基于低功耗单片射频收发芯片NRF905，采用ATMEL公司的8位通用微处理器T89C52为主处理芯片，完成数据的处理和控制。设计了一个无线数据采集系统，包括传感器模块、处理器模块和无线数据收发模块，利用“单线总线”数字温度传感器DS18B20对温度信息进行采集，采用单片机AT89C52作为数据处理模块，无线数据收发模块采用了单片射频收发器nRF905,它可实现自动处理字头、CRC循环冗余码校验和曼彻斯特编

10、码/解码等功能，传输距离远、速率快、数据收发性能稳定，系统能对温度信息的无线数据信息采集与发送。文献阅读总结通过对大量资料阅读与分析，总结该课题创新点在于利用nRF905作为无线收发模块，利用DS18B20作为温度数据采集，简化了电路设计并给出了通信协议和温度采集的软件设计过程。在采集过程之后提供查询功能，方便应用管理。该设计还强调了实际的射频电路设计中应该注意的问题和PCB板设计原则，这在实际实现过程中是比较关键的。电路设计的终端，可以构成无线传感网络，实现指定区域的传感数据的采集和接收，经过进一步的研究和改进后，项目的研究成果可转换为产品，在实际生产、生活中得到更广泛的应用。参考文献1李虹

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