无线温度控制系统的设计（硬件篇）

这是本人用自做的开发板做的基于nfr2401的无线温度采集的设计，这里要感谢 杭州NewMsg开发团队的关于2401的一些资料，感谢AVR虚拟仪器提供的MATLAB资料。

本次设计的样板还有几块剩余，有意者可点击进入 本人淘宝店。

下一篇是关于该系统的软件设计！

摘 要：文章介绍了一个基于nRF2401的多节点短距离无线温度控制系统的设计思想和实现方法。该系统以AT89S52单片机为主控制器，采用数字式温度传感器DS18B20采集数据，用工作于2.4G波段的无线收发芯片nRF2401做无线传输。该系统实现了温度的无线采集以及实时控制，系统结构简单，可靠性高，数据传输速度快，功能易扩展，适于多种应用领域。文章首先简单介绍了温度传感器及无线收发芯片的发展状况，结合系统方案的要求详细论证了实现温度数据采集与无线传输方案的设计思路及系统的总体架构，然后详尽地阐述了系统的硬件平台的搭建，完成了各项功能相关的软件设计以及系统的通信协议。关键技术包括nRF2401的初始配置，无线通信协议的确定，高频信号的PCB走线技巧等。

 

关键词：nRF2401芯片；DS18B20芯片；无线传输；温度传感器；

 

2.1        系统硬件平台的设计

本系统结构上由一个无线温度控制主机和多个远程温度采集节点组成。远程温度采集节点上的温度传感器对温度进行实时采集，并通过nRF2401无线模块将该温度数据发送给无线温度控制主机；该主机通过nRF2401无线模块接收到温度数据后进显示并上传给上位机，然后通过处理器分析判断控制一系列的继电器开关的通和断。整个系统的硬件结构框图如图2-5所示：

图2-5 系统整体结构框图

      2.2.1        无线温度控制主机的设计

无线温度控制主机的主要任务是接收各温度采集节点发送过来的温度数据且上传给上位机，并作出相应的分析处理。该主机需要提供友好的人机交互界面，以便工作人员操作。图2-6为无线温度控制主机的整体结构框图。

 

图2-6 无线温度控制主机整体结构框图

                    

   

         

2.2.1         无线通信模块的电路设计

无线模块的电路设计是本系统的关键，无线因其频率高容易受到干扰，这对PCB的布局，走线都有一定的要求。无线模块的布局结构如图2-9所示，该模块电路与控制器的引脚通过两排标准的100mil的排针引出。

               

图2-8 温度采集节点整体框图

 

图2-9无线模块结构图框图

在整个系统的温度控制板及温度采集节点板上都专门为该模块留有配套的排母，在使用时只需把该模块插上即可，这使系统使用和维修起来都非常的方便灵活。由于nRF2401只需要很少的外围器件，所以其硬件电路非常的简单。只需加一些电阻电容和一个晶振即可。无线通信模块的电路设计如图2-10所示。

 

图2-10  无线模块的原理图

 

 

下一篇主要讲本系统的软件设计；

控制主机上显示的两路温度

pc软件端的温度采集显示及报警

由该图可知该主机主要包括：电源部分、RS232通信部分、实时时钟部分、nRF2401无线模块接口部分、液晶模块部分、蜂鸣器部分以及扩张EEPROM部分。

    

      

2.2.1         温度采集节点的设计

图2-8为温度采集节点的整体框图，由图可知其主要包括DS18B20温度传感器、nRF2401无线模块和继电器部分。其主要功能就是通过DS18B20对温度进行实时采集，通过nRF2401把其温度数据发送给温度控制主机，并且对温度控制主机发送来的命令进行分析，控制相应的继电器的通断。

 

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