基于DS18B20和nRF2401的库区测温网络无线传输系统

  作者:刘宁 陈炜 时间:2015-10-09来源:电子产品世界

编者按:为解决库区温度测量布线难度大、材料成本高、维护检修难的问题,论文提出了一种用单片机作为控制核心,用DS18B20搭建多点测温网络,nRF2401作为传输器件的库区温度数据无线传输系统。经实际测试,该系统测量准确度高、传输距离远、性能可靠,具有较好的应用前景。

  发送过程为:设置Config寄存器使器件处于发送模式,当测温节点有数据需要发送时,温度和地址数据送到nRF2401中,单片机将CE管脚置高,激活ShockBurst发送模式,完成数据打包并高速发送,然后等待中断。

  接收过程为:设置Config寄存器使器件处于接收模式,单片机将CE管脚置高,激活ShockBurst接收模式,延时130μs后检测空中信息,若接收到有效的数据包,则发送确认信号,产生中断,同时读出有效数据并发送给单片机,单片机通过串口将数据发给PC机。

3.3.2 收发模式的自动识别设计

  为简化编程,增强代码通用性,本文为上位单片机和下位单片机设计了完全相同的同一套程序代码,系统自动识别并设置工作模式,无需人为区分单片机是接收还是发送。实现接收和发送模式自动切换的代码如下:

  void Switch_RT(uchar SW, uchar mode)

  { //收发模式切换子函数

  CE=0; //待机

  if(SW) //为1

  SPI_WR_Reg(CONFIG, SPI_RD(CONFIG) & 0xfe); //发射模式

  else //为0

  SPI_WR_Reg(CONFIG, SPI_RD(CONFIG) | 0x01); //接收模式if(mode)

  CE=1; //拉高CE启动收发

  }

  程序默认无线模块处于接收模式,下位单片机测得温度数据后,将Config寄存器的PRIM_RX位置0,控制nRF2401工作于发送模式,将数据打包发出,随即将PRIM_RX位置1,处于接收模式;上位机端nRF2401接收到数据包后,即由上位单片机将其读出并通过串口传给上位PC机。

  PC机向下位机发送指令时,首先将指令发给上位单片机,上位单片机一旦接到指令,即将PRIM_RX位置0,控制nRF2401工作于发送模式,发出数据包;下位单片机通过nRF2401接收后将数据包读出执行。

4 系统运行情况

  PC机应用程序采用Visual Studio2010 VB.net编写,上位单片机与PC机应用程序之间的通信通过串口控件实现,二者之间的参数设置需一致。

  程序运行界面如图4所示,各库区温度正常时,温度值字体颜色正常,某库区温度超过正常值时,相应温度值字体以红色显示并闪烁,下位单片机自动接通对应库区继电器,启动散热风扇进行降温;当温度下降至正常值后,单片机控制继电器关断散热风扇,同时温度值字体颜色恢复正常。温度值右侧标签显示的数据是设定的正常温度范围。

  “库区选择”组合框中有10个复选框,对应10个库区;按下“启动风扇”按钮可对所选库区进行强制通风;按下“关闭风扇”按钮可强制关闭散热风扇;按下“温度范围设定”按钮可对所选库区报警温度阈值进行设置;按下“保存数据”按钮可将库区编号、温度值、时间信息等保存至指定位置,便于查看分析。

5 结论

  利用本文设计的无线传输系统,可以采集10个重要库所的温度数据,经过单片机的处理,将数据通过nRF2401传输给PC机显示。经实测证明,此无线传输方案能准确采集并传送温度数据,传送距离可达60米,空旷地带接近100米,既避免了繁琐的布线,又可有效防止恶劣天候的影响,采用元件少、简单易行、成本低廉、性能可靠、便于检修,是一种新颖实用的库区温度监控系统。

参考文献:

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关键词: 单片机 nRF2401 DS18B20 测温网络 无线传输 201510

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