TDK5110与TlDA5220的无线温度采集系统

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                    ???? 摘要：介绍一种基于英飞凌公司TDK5110与TDA5220芯片的无线温度采集系统。对该系统的无线数据传输部分进行了深入分析，重点分析了无线发射芯片TDK5110及无线接收芯片TDA5220的参数设计与硬件电路设计。该系统具有极强的抗干扰性，可以应用在恶劣的温度环境下，实现了对温度状况的实时监控，有效地降低了发射系统功耗，提高了系统的可靠性。
　　随着科学技术的发展，简单、方便、实用的东西越来越受到人们的喜爱。无线通信技术的发展为人们的生活、生产带来了极大的改变，节省了大量的人力、物力资源。现在，无线通信技术已经应用到生活的方方面面。在一些不利于有线通信的场所，无线通信技术更是起到了不可替代的作用。小到对讲机，大到移动通信网络，它们无疑在改变着人们的生活方式。比如在生产环境恶劣的生产车间，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要将采集到的数据传输到一个环境相对好的控制室内，工作人员可以在这里观察整个生产线的一举一动。由于厂房大、监测点多等原因，需要传输的数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的线缆，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误时换线困难。显然，采用有线数据传输弊端很多，因此采用无线数据传输方式可大大改观有线方式的不足。又如在冷库等不利于工作人员天天进出的场所，采用无线数据发射方式可以避免进出困难，同时无线发射装置的移植性好，可随时安装或拆除。基于以上考虑，本文设计探讨了基于TDK5110与TDA5220的无线温度采集系统。
　　1 无线数据传输原理
　　系统由两部分组成，通过无线方式联系在一起。第一部分作为温度采集与发射部分，置于被测环境中。这部分上电后开始测量温度，并将测得的温度数据实时发送出去。第二部分作为温度接收和处理部分，上电后开始接收第一部分发射过来的温度数据，并将数据送给计算机进行存储和处理。系统的整体设计硬件结构框图如图1所示。图1的上侧为温度采集与发射部分原理框图，该部分通过发射芯片TDK5110向下侧的温度接收与处理部分发送温度数据，同时通过接收芯片TDA5220接收上侧温度采集与发射部分发送过来的温度值，通过主控器AT89C52把温度值送给计算机。




　　其中，CL表示晶振的负载电容；CSW是FSK开关的对地电容，包括了布线时的分布电容，一般可以3 pF计入；对于13．56 MHz的晶振，R=100 Ω；L=4．6μH。该电路是通过外接的Cv1、Cv2值改变晶振负载电容来实现频率变化的。当FSKDTA=0，开关闭合，Cv2和CSW都被短路，Cv1和L构成等效负载电容；当开关打开时，CSW、Cv2都计入回路，Cv1、CSW、Cv2和L构成等效负载电容。晶振振荡频率与负载电容之间的关系为：




　　其中ω0为发射“0”时晶振振荡角频率。
　　得到：




　　其中ω1为发射“1”时晶振振荡角频率。
　　计算得到








　　接收端要同时接收来自不同温度传感器的数据信息，要区分数据信息来自于哪个DSl8B20传感器，就需要给DSl8B20传感器编上序号。? Dallas公司的温度传感器芯片DSl8B20就为每一个传感器编了惟一的序号，在提取每一个传感器的相关信息时首先读取该传感器的序号，据此就可以确定传感器的位置。
　　3 软件设计与调试
　　系统启动后，通过发射模块内的单片机读取温度传感器芯片Dsl8B20所测量到的温度值。温度传感器芯片与单片机之间的数据传输主要通过单总线协议完成，这样为连接多个温度传感器提供了有利条件。单片机在接收到数据后通过SPI总线协议方式发送给发射模块TDK51lO，发射模块TDK5110把温度信息和温度传感器的序号发送出去。接收端上电开始工作，通过接收发射端传输过来的相关温度数据信息，接收芯片通过SPI总线协议将数据暂存在单片机AT89C52中，单片机通过RS232总线方式将数据传送到计算机上，实时地监测工作场内的温度变化情况。当温度低于某个设定的阈值时，通过警报方式提醒工作人员的注意，以便采取相应的措施。该系统中，无线数据传输问题是整个系统的关键部分，本设计在实验室条件下已经取得了预期的效果。由于实际的环境条件远比实验室复杂，所以要在实际的生产中使用，还需要更多实验以及现场调试，并在此基础上作一些调整与改进。
　　结语
　　本文提出了一种基于发射模块TDK5110以及无线接收模块TDA5220设计的无线温度监控系统，具体讨论了各模块的参数设计。该系统与PC机相连实现数据的存储、处理等，还可以连接调温装置实现温度的实时控制等。该系统装置具有结构简单、体积小、抗干扰性强、性能稳定等特点，可应用于各种恶劣的测温环境中。