片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 第l期季寶杰等:基于雙單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖l網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)Hg.1Network monitoring sy咖m top010盯中主單片機(jī)控制無(wú)線收發(fā)器芯片nRF401和傳感器陣列,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理,接受上位機(jī)發(fā)來(lái)的組態(tài)程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的控制.從單片機(jī)主要是完成申/并行數(shù)碼的互換,通過(guò)向主CPU發(fā)出中斷,完成數(shù)據(jù)的內(nèi)部傳送,進(jìn)而和網(wǎng)絡(luò)交互數(shù)據(jù)信息,并通過(guò)串口設(shè)備完成系統(tǒng)的在線調(diào)試.通信單片機(jī)將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理完后,將這些數(shù)據(jù)存放在雙端口RAM中.雙端口RAM有2套各自獨(dú)立的“BUSY”邏輯線,用來(lái)解決端口爭(zhēng)用問(wèn)題,主單片機(jī)在需要這些數(shù)據(jù)時(shí),根據(jù)同樣的地址訪問(wèn)雙端口RAM,讀出需要

2、的數(shù)據(jù)信息".圍2網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控終端結(jié)構(gòu)FIg.2S”u咖心of network remote把m萱nal un“1.2無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊主控制模塊負(fù)責(zé)接收來(lái)自傳感器陣列和無(wú)線數(shù)據(jù)源的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息,并把來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)的控制命令通過(guò)串口發(fā)往無(wú)線信宿,或通過(guò)其他I/o口發(fā)往部分現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備.其中無(wú)線數(shù)據(jù)采集采用nRF401單片射頻收發(fā)芯片(圖3,芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器、低噪聲接收放大器、晶體振蕩器、鎖相環(huán)、壓控振蕩器、混頻器等電路.工作頻率433 MHz,FsK調(diào)制解調(diào),采用晶體振蕩和PLL頻率合成技術(shù),接收靈敏度為一105dBm,發(fā)射功率為10 dBm,待機(jī)狀態(tài)電流消耗僅10斗A.圈3無(wú)線收

3、發(fā)芯片結(jié)構(gòu)Fig.3st朋ctllre of wimless tran鼬ei"r chipnRF40l有發(fā)射和接收2種工作狀態(tài),在發(fā)射模式中(。EN=1,數(shù)字信號(hào)通過(guò)P89V5lRD2F 的串口經(jīng)DIN引腳輸入,經(jīng)鎖相環(huán)(PLL,壓控振蕩器(Vco完成頻率合成后,輸出信號(hào)送人功率放大器(PA放大后,從天線端輸出.其中外接濾波回路為壓控振蕩器提供反饋電壓,用于穩(wěn)頻.在接收模式中,nRF401芯片的ANTl與AN-12輸入腳為L(zhǎng)NA(低噪音放大器提供RF輸入,天線輸入信號(hào)被低頻噪聲接收放大器(LNA放大。經(jīng)由混頻器(MIXER變換成中頻(IF信號(hào),放大濾波后送入解調(diào)器(DEM轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

4、號(hào),從D0uT引腳輸出到單片機(jī)的串口.另外PwRuP電源開(kāi)關(guān)控制,與微控制器的P3.2相連:PWRUP=l為工作模式,PWRUP=0為待機(jī)模式,待機(jī)模式電路進(jìn)入待機(jī)(睡眠狀態(tài),工作電流8斗A,在待機(jī)(睡眠狀態(tài)電路不接收和發(fā)射數(shù)據(jù).nRF40l工作在半雙工方式,因此在狀態(tài)收發(fā)切換時(shí)要求有嚴(yán)格的時(shí)序延遲,數(shù)據(jù)輸出腳必須保持為高3ms才能接收數(shù)據(jù):當(dāng)模塊從Rx模式轉(zhuǎn)成Tx模式時(shí),數(shù)據(jù)輸入腳必須保持為高至少I(mǎi) ms才能發(fā)送數(shù)據(jù).當(dāng)待機(jī)模式轉(zhuǎn)向Rx模式時(shí),PWRuP=1.經(jīng)過(guò)3ms時(shí)間,DOuT輸出的數(shù)據(jù)才是有效數(shù)據(jù);當(dāng)待機(jī)模式轉(zhuǎn)向TX模式時(shí),需經(jīng)過(guò)2ms時(shí)間,系統(tǒng)芯片才能發(fā)送數(shù)據(jù).1.3網(wǎng)絡(luò)控制接口模

5、塊RTlJ8叭9As網(wǎng)絡(luò)接口有3種模式:第1種為跳線方式,網(wǎng)卡的I/O和中斷由跳線決定;第2種為即插即用方式,由軟件進(jìn)行自動(dòng)配置;第3種為免眺線方式,網(wǎng)卡的I/0和中斷由外接的93c46里的內(nèi)容決定.網(wǎng)卡采用哪種方式由RTL8019AS的第65腳(JP決定.研究中采用了跳線方式,這樣可以不使用93C46,降低了成本也減少了連線(圖4. 功能. 基于雙單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者:季寶杰, 劉美琪, 王秀山, 李勉, 李聰, 馬斌強(qiáng), JI Bao-jie, LIU Mei-qi, WANG Xiu-shan, LI Mian, LI Cong, MA Bin-qiang作者單位:季寶

6、杰,王秀山,李勉,李聰,馬斌強(qiáng),JI Bao-jie,WANG Xiu-shan,LI Mian,LI Cong,MA Bin-qiang(河南農(nóng)業(yè)大學(xué),河南,鄭州,450002, 劉美琪,LIU Mei-qi(安陽(yáng)廣播電視大學(xué),河南,安陽(yáng),455000刊名: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)英文刊名:JOURNAL OF HENAN AGRICULTURAL UNIVERSITY年,卷(期:2009,43(1被引用次數(shù):0次參考文獻(xiàn)(9條2.董軍基于嵌入式Internet技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究學(xué)位論文 20045.武慶生基于nRF401的短距離無(wú)線局域網(wǎng)的研究及其應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué)位論文 20047.ALLCOC

7、K W.BESTER J.BRESNAHAN J Data management and transfer in high-performance computational grid environments 2001(05相似文獻(xiàn)(10條工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版2009,25(3設(shè)計(jì)了無(wú)線收發(fā)器的軟硬件體系結(jié)構(gòu).無(wú)線數(shù)據(jù)通信中,采用C805lF330單片機(jī)通過(guò)SPI 接口控制CYRF6936的工作模式和數(shù)據(jù)包的傳輸狀態(tài),并對(duì)數(shù)據(jù)包的封裝格式進(jìn)行了設(shè)計(jì).本無(wú)線收發(fā)器應(yīng)用于門(mén)禁系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)接收端和多個(gè)發(fā)送端的通信.2005,""(2從電路設(shè)計(jì)和軟件編程兩方面介紹了以無(wú)線

8、收發(fā)器nRF903為主要部件的無(wú)線射頻模塊在變壓器集中在線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,同時(shí)充分利用無(wú)線通信的優(yōu)點(diǎn),開(kāi)發(fā)了一個(gè)性能優(yōu)異的無(wú)線通信局域網(wǎng).實(shí)踐證明,本網(wǎng)絡(luò)能很好地實(shí)現(xiàn)主控機(jī)與多臺(tái)單片機(jī)之間安全可靠地通信.3.學(xué)位論文潘興明隔爆兼本安電源的智能化鉛酸蓄電池管理技術(shù)研究2007本文在分析研究了本安電源的功能要求和目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)生產(chǎn)閥控式鉛酸蓄電池充電器的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種隔爆兼本安電源智能化蓄電池管理方法。論文從總體上對(duì)蓄電池進(jìn)行了理論研究。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了鉛酸蓄電池充電器以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中充電器是以TI 公司生產(chǎn)的UC3909 為核心,論文中詳細(xì)論述了充電器的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)。蓄電

9、池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為防爆殼外與防爆殼內(nèi)兩部分,通過(guò)無(wú)線收發(fā)器nRF2401 連接,以PIC16F876 單片機(jī)為核心,論文給出了硬件電路設(shè)計(jì)方案和軟件流程圖。這兩部分合起來(lái)作為論文研究的內(nèi)容。根據(jù)一種基于家用控制的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)體系,進(jìn)行適用于這種體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。選擇低速率、低成本的微控制器和無(wú)線收發(fā)器作為組成整個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件基礎(chǔ)。為易于路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)和外設(shè)的控制,在軟件結(jié)構(gòu)上采用輪詢加外部中斷的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn),并對(duì)原有的路由協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,節(jié)點(diǎn)滿足此種網(wǎng)絡(luò)體系的要求。-儀器儀表用戶2006,13(3本文介紹了無(wú)線收發(fā)芯片nRF905的功能,及其與PIC單片機(jī)的接口設(shè)計(jì).單片機(jī)可以很容易地通過(guò)SPI接口訪問(wèn)nRF905,功耗低.多頻道多頻段,可以很方便地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線通信,可應(yīng)用于遙感、遙控、無(wú)線抄表、工業(yè)數(shù)據(jù)采集及家庭自動(dòng)化等領(lǐng)域.介紹了無(wú)線收發(fā)芯片nRF905的功能,及其與51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì).