基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设计
2.2 无线发射部分
首先设置nRF24L01为发射模式(设置发射和接收节点地址),使能自动应答,配置自动重发次数,选择通信频率,配置发射参数,选择通道0有效数据宽度,配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式;然后设置发射数据,启动发射,发射完数据后会自动转入接收模式接收应答信号。

2.3 无线接收部分
首先设置接收模式(即写接收节点地址),使能自动应答,通道0接收地址允许,选择通信频率,选择通道0有效数据宽度,配置发射参数,配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式;然后启动接收,130μs后开始检测空中数据,若收到,则数据模块会自动发射应答信号。

2.4 数据采集部分
分站对温度、光照、地址编号进行采集,通过读取I/O口得到地址编号的值,通过读取A/D来获得温度、光照的最初值,经过DSP处理后得到准确的温度、光度值。

2.5 数码管显示部分
程序以模拟串口的方式实现数据显示,过程为:取一字节数据,移一位数据到I/O口中,通过置位另一I/O口高低电平来模拟时钟信号,即把数据一位一位地移到移位寄存器74LS164中,然后并行输出到数码管显示数据。
3 调试分析
3.1 系统板硬件部分调试
系统板硬件部分调试主要是万用表检查电路通断情况,并测量部分关键引脚的电压是否达到要求。
3.2 环境温度测量调试
首先,把标准温度计和热敏电阻同时放入冰水混合液中,标准温度计的示数为Y1,根据基础表值探测点显示为X1。接着,将它们放入沸水中,标准温度计的示数为Y2,根据基础表值探测点显示为X2,得出比例系数K=(X2-X1)/(Y2-Y1)=2。最后,在沸水和冰水混合液之间的温度内,测得标准温度Yi(i=3,4,…,30)和探测点显示值Xi(i=3,4,…,30)共28组,从而得到近似比例系数K=2±0.5。再通过软件部分进行数据的校准,建立温度数据表。最终,将温度计和温度传感器置于同一环境下记录测得的温度值,如表1所列。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/150857.htm
3.3 环境光度测量调试
①将分站放置在灯光下,从最亮逐渐调暗,当暗到人眼看字有些费力时,从LED数码管上读得的光度原始数据为195 lx。
②将分站放置在自然光下,用手遮挡光度传感器,由亮到完全遮蔽,当暗到几乎无光线进入时,从LED数码管上读得的光度原始数据为198 lx。
根据以上试验结果,结合人们的习惯思维,在程序上进行了一些设计。用195减去测得的原始数据,值小于等于零时显示为零,光照越强显示值越大。
3.4 无线通信调试
首先进行分站单发送信息、主站单接收信息的调试,经过一步步改进,最终通信成功。然后再进行主站、分站(即发送又接收信息)的调试,经反复调试最终通信成功。
结语
本文介绍的无线环境监测系统的控制采用TMS320LF2407实现。TMS320LF2407内部资源丰富,既有A/D转换器,又有SPI、SCI,省去了系统扩展的麻烦;另外,I/O口比较多,内部存储空间较大,有利于系统功能扩充。无线部分采用高度集成的nRF24L01器件,大大简化了系统硬件和软件设计,减小了体积,提高了系统工作的可靠性。
经试验验证,用编码模块可以设置分站的地址编号1~255,并能实时采集到周围环境的温度和光照数据,平均误差控制在0.5℃以内,温度测量范围在0~100℃,各项数据都能通过数码管清晰地显示出来。光的有无还可通过一个发光二极管显示,有光时发光二极管灭,无光时发光二极管亮。主站能准确无误地无线接收分站数据,距离50 m左右仍能无线通信,但响应较慢。该系统携带方便,价格低廉,可应用到狭小的环境,可以随意放置;此外,还可再接入其他传感器,以测量更多的环境参数。
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