一種基于RF微功率芯片的測溫系統研究設計

　　在農業生產活動中，溫度、濕度信息的采集和傳遞是一項很重要的功能，以前粗放式生產，現在是追求高技術含量的精細化生產。農業上孵化、育種等場合，需要對溫度實行控制，許多領域對溫以及壓力等數據的采集可通過傳感器來實現，如何有效地管理棚室溫度，是當前蔬菜管理的重點。本文針對由于農作物的不同時期傳感器的空間位置不固定，布線不方便，可靠性差的問題，采用無線通信技術進行數據傳輸。利用微功率RF芯片(nRF24E1)設計了一個體積小、成本低、性能穩定、功耗低、數據傳輸可靠的點對多點的無線射頻數據采集系統，實現了對多個采樣點的實時數據無線采集。經過實際使用，DSl8820和單片機AT89S52以及RF芯片組成的測溫系統，完全符合用戶的需要。

　　1 系統總體設計

　　本系統要實現的是溫度、濕度和壓力的采集、傳輸、顯示和后期處理等功能。系統的總體構想為數據采集模塊，短距離無線通訊模塊，串口通信模塊，顯示處理模塊幾大部分。系統方案的確定主要集中在無線通訊模塊的選擇和顯示模塊上。

　　硬件系統組成如圖1所示，首先用傳感器將現場信號轉換為電信號，經過模／數轉換器ADC采樣、量化、編碼后轉換成數字信號，送到單片機進行初步處理，然后利用nRF2401無線數據傳輸芯片通過無線方式將有效數據發送給接收端，接收端在接收到有效數據后通過串行口將數據送入手機，手機通過C#語言編寫的控制程序完成數據的顯示以及對有效數據進一步處理的任務。

　　2 系統硬件設計

　　2．1 系統硬件組成

　　圖2所示是系統的硬件組成，DSl8820是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，可把溫度信號直接轉換成串行數字信號供微機處理。具有3引腳 TO-92小體積封裝形式；溫度測量范圍為-55～+125℃，可編程為9～12 b A／D轉換精度，測溫分辨率可達O．0625℃，被測溫度用符號擴展的16b數字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生；多個DSl8820可以并聯到3根或2根線上，CPU只需1根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。從DSl820讀出的信息或寫入DSl820的信息，僅需要1根口線(單線接口)。讀寫及溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接的 DS1820供電，而無需額外電源。以上特點使DSl8B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統。DSl820提供九位溫度讀數，構成多點溫度檢測系統而無需任何外圍硬件，DSl820與nRF24E1的連接方式如圖3所示。

　　在本系統中，傳感器采集數據后，送到下位機，下位機和上位機通過無線數據通道聯系。無線數據收發部分主要由nRF24E1芯片、E2PR-OM、晶振、傳感器信號輸入和天線組成。