电子产品世界

　　电路设计

　　系统硬件结构图如图2所示。系统核心控制芯片采用时代民芯MXT8051，XT8051是以高速单指令周期8051为核的MCU。电路拥有丰富的外设，包括PWM、UART、WDT，Timer等，大容量存储器，内嵌32Kx8可在线编程FLASH，10位AD，8位DA，若干OP，3* LCD driver、POR以及可编程增益放大器(PGA)等模拟电路。电路集成片上调试系统，通过标准JTAG接口，快速诊断复杂SoC，该调试系统具有不占用任何硬件资源即可进行全速和单步运行、支持硬件断点、软件断点、以及观察内部特殊功能寄存器、程序指针和内部RAM等功能。上位机通过标准JTAG接口以及用户定义指令执行在线编程和在线调试。同时提供调试和编程软件包，该CPU可轻松满足系统控制要求。

　　nRF24L01芯片是挪威Nordic公司推出的2.4GHZ单片无线收发芯片，该芯片具有接收灵敏度高、外围电路少、发射功率低、传输速率高、低功耗等优点，它工作在2.4GHZ自由频段，支持多点间通信，其最高传输速率达1Mb/s。它采用SoC方法设计，只需少量外围元件便可组成射频收发电路。nRF2401A没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信。

　　算法及软件实现

　　温度监测和电流监测的实现

　　系统需监测电流和温度。温度监测使用了DS18B20芯片，这是一种单总线温度传感器。本系统共有6路温度信号，需要6只温度传感器，它们挂在一条总线上。操作过程为：单片机预存这6个温度传感器的序列号，首先初始化总线上所有的温度传感器，寻找第一路温度传感器，发出温度转换命令，500ms后，再次匹配此温度传感器，匹配正确后，读温度暂存器的内容，最后将温度寄存器的内容转换成十进制数值存入单片机的缓冲区内。

　　电流监测采用CT实现，先用100比1的CT从电缆上得到一个交变电流，在二次回路侧加入一只0.01Ω的采样电阻，将电流值转变成电压值，此电压值经过运放LM358比例变换成单片机AD可采集的范围，信号送入单片机。单片机采集到信号后，乘以比例变系数，并转换成有效值后显示。

　　系统功能的实现

　　系统功能实现如图3所示。单片机首先进行端口的初始化，由于使用的单片机是双向输出，所以在使用以前要确定此端口是输入还是输出，是否使能上拉电阻等，尤其是对于SDA接口，在数据传输过程中，既做输出又做输入，因此单片机的输入和输出一定要设置正确。段式液晶是一种动态更新段式显示设备，具有低功耗的特点。在使用之前，要设置段式液晶的段数，公共端口数，帧速率等，设置完成后，可在单片机寄存器中操作液晶的每一段。PWM和AD都是要经过主时钟分频的，根据需要选择合适的时钟。使外部存储器、温度传感器、无线模块工作在就绪状态，要设置操作地址、收发速率、错误校验等。初始化完成后，系统读取存储器配置，以确定系统工作在哪种状态，然后根据设置的状态进行温度转换和电流采集。数据采集完成后，将测量数据放入单片机的数据缓冲区，然后用无线模块把这些数据发送出去。最后，切换到下一通道测量数据，重复以上过程。

　　结语

　　实际运行结果表明，本方案提出的新型电缆接头在线监测终端采用了感应电源供电，无需外接电源，免维护，监测终端与数据集中器之间采用近距离微功耗无线通信方式，有效传输数据的同时实现了高压隔离，监测终端硬件和软件都采用了超低功耗设计，实现了温度的精确测量，可以预见本产品将会有很好的市场前景。

关键词： 系统 终端 设计 监测 温度 无线技术 电缆 接头 基于