采用ADuCRF101的無線溫度巡檢系統(tǒng)設(shè)計

　　摘要：溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的過程量，對保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。針對傳統(tǒng)溫度巡檢系統(tǒng)長線傳輸成本高、精度低以及不易維護(hù)等弊端，以ADI公司最新開發(fā)的內(nèi)置射頻傳輸功能的ADuCRF101微控制器為核心，對煙草生產(chǎn)過程中的煙葉貯存溫度巡檢系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實時準(zhǔn)確地對多點(diǎn)溫度信號進(jìn)行檢測，驗證了設(shè)計的有效性。

　　引言

　　煙草廠內(nèi)的溫度情況是煙草貯存和生產(chǎn)過程中的一個重要參量。在煙草烤制完畢的貯存階段，工作人員要實時地對煙草垛內(nèi)的溫度進(jìn)行測量并記錄，從而保證煙草不會產(chǎn)生霉變等問題。目前，工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的是傳統(tǒng)的采用有線傳輸方式的巡檢系統(tǒng)，這類系統(tǒng)不僅布線和維護(hù)成本高，而且長線傳輸精度也得不到保證。本設(shè)計采用ADuCRF101微控制器為核心，設(shè)計了一套對工廠煙草垛內(nèi)溫度進(jìn)行實時檢測的巡檢系統(tǒng)。利用ADuCRF101微控制器特有的射頻傳輸功能，可以方便地進(jìn)行信息的遠(yuǎn)程傳輸和控制。同時，該系統(tǒng)在糧倉、冷庫和智能建筑場合都可以使用，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值。

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　溫度巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該系統(tǒng)由溫度檢測單元、運(yùn)算處理與射頻發(fā)射單元、射頻接收單元及外圍輔助單元構(gòu)成。其中溫度檢測單元采用3組共24支測溫儀表構(gòu)成檢測網(wǎng)絡(luò)，能夠覆蓋倉庫內(nèi)的所有煙草垛。測溫儀表可以直接檢測到煙草垛內(nèi)部溫度變化，并輸出范圍在4~20mA的電流信號。信號經(jīng)采樣電阻采集后送入ADuCRF101的差分ADC接口，轉(zhuǎn)換成可供微控制器處理的數(shù)字信號，主機(jī)微控制器處理完成后通過其內(nèi)置的射頻發(fā)送模塊將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端控制室的接收機(jī)，接收機(jī)再將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)或?qū)Ξ惓?shù)據(jù)做出報警提示。　　

 

　　硬件單元設(shè)計

　　控制器及射頻收發(fā)單元

　　本系統(tǒng)中的控制器及射頻收發(fā)單元采用ADuCRF101微控制器。ADuCRF101是ADI公司最新開發(fā)的一款針對低功耗無線應(yīng)用的精密微控制器。該器件內(nèi)置431~464MHz和862~928MHz UHF收發(fā)器、低功耗ARM Cortex-M3內(nèi)核和Flash/EE存儲器，并集成了一系列片內(nèi)外設(shè)，用戶可以根據(jù)應(yīng)用需要通過微控制器軟件控制進(jìn)行配置。這些外設(shè)包括：UART、I2C和SPI串行接口、6通道單端或3通道差分ADC、29引腳GPIO端口、8通道PWM、2個通用定時器、喚醒定時器及系統(tǒng)看門狗定時器。ADuCRF101可以直接采用3.6V電池供電，專門針對低功耗工作而設(shè)計，通過使用自主包處理器能最大程度地降低無線通信期間的系統(tǒng)功耗。