单片射频收发器下的无线测温系统设计

黄兆麒

摘要

伴随社会的发展，无人化和智能化成为计算机科学的应用发展趋势，研究单片射频收发器下的无线测温系统对机械装备和电力系统的远程监测具有重要意义。本文首先研究了射频器件的选型，进而给出增强类8051微控制装置研究，包含单片射频收发板块，ShockBurst工作方式，然后研究了高压接点型无线测温体系，分析了温度数据采集和传送，子模块外围电路和时钟数据，最后给出单片射频收发器下的无线测温系统基站，分析了电源和通讯电路。

【关键词】无人化 智能化 计算机 单片射频温度数据

1引言

无线测温系统作为计算机技术的前沿技术设计，被广泛地应用在电力监测，铁路，矿坑采集和大型钢厂中，由于现有的有线测温监测模式在经济上开销较大，技术策略上较为弱势，因而通过计算机技术策略克服距离对装备温度监控带来的难题具有重要意义。

2射频器件的选型

2.1射频芯片构造功能

本文选择nrf2401射频片上系统，该系统在900MHz频率上工作，并通过2.0V到3.8V完成單电源供电，其中的32脚通过QFN进行封装，其发射功率在12dBm左右，获取数据的灵敏度达到-120dB，其低能耗电流值为3微安左右。

2.2增强类8051微控制装置

射频芯片和8051单片机兼容，其中断控制装置支持多个中断源，如ADC中断，SPI型中断，唤醒型中断与两个无线接收型中断。此外，还拓展了两个数据型指针，因而采用片外存储器获取数据。包括512字节的RAM和1024字节的ROM，上电复位之后控制核心能够自动依据ROM运行代码。

2.3单片射频收发板块

射频芯片内部设定的收发装置具有和单品射频收发装置类似的功能，可采用片内MCU完成并行口，SPI接口以及微控制核心间的数据通讯。收发装置主要包含合成装置，功率放大装置以及接收单元几个板块。而输出功率，频道以及其他射频参量均采用特殊寄存装置完成操控。

2.4ShockBurst工作方式

射频芯片通过ShockBurst工作方式完成低速信息给入和高速信息的输出，因而能够减弱系统的平均损耗，并且在ShockBurst收发模式下，若获得有效地址的射频信息集合时，地址配准寄存装置与信息寄存装置可采用片内MCU完成信息给出。

3高压接点型无线测温体系

3.1温度数据采集和传送

高压接点型无线测温体系包含实时监测电气衔接型温度，并实现相关操作。该部分主要进行温度获取，将得到的温度信息经过RS-485串口把温度信息传送给电脑终端中。

3.2单片射频收发器下的无线测温系统子模块

3.2.1无线测温系统子模块电路

无线测温系统子模块电路中的交流给入电压选取特制的电流互感装置装设在高压电缆上获取，若一次侧的电压结果在0.1到1间变化时，则交流电压则采用桥式整流，开关稳压电源完成转换，并通过恒定电流和电压完成锂电池充电。

3.2.2温度获取电路

温度获取电路主要完成现场温度测算，并把感温装置放置在物体表层，能够真实地得到连接点的温度值。感温器件通过精准度高，线性效果好，性价比稳定的传感元件PT100，其钼丝热电阻传感装置测试温度区间在-100到300度间。

3.2.3无线测温系统子模块外围电路

无线测温系统子模块外围电路实现温度数据操作和传送，该电路的晶振动作频率为20MHz左右，能够得到较为精准的偏置电压值。

3.2.4时钟数据

给单片射频收发器提供实时时钟数据，整个电路通过低功耗的CMOS型时钟采用可编程电路的时钟输出信息，并通过I2C总线衔接。

4单片射频收发器下的无线测温系统基站

4.1无线测温系统基站电源电路

无线测温系统基站采用交流或者直流电源供电，交直流电源直接和装置电源输入端口对接，并采用电源板块完成交直流转换。

4.2无线测温系统基站无线获取芯片和外围电路

无线测温系统基站无线获取芯片和外围电路从子站得到温度信息，并把信息从串口传送到本地监控电脑中。为实时获取射频数据，整个测温系统应用单端天线获取数据，并应用四个两位拨码开关。

4.3无线测温系统基站通讯电路

无线测温系统基站和子站间的信息交互则采用无线收发板块实现，由于测温端较多，则需要考量无线收发端的间距，并设置多组基站获取子站信息。

4.4监测核心板块

4.4.1数据库部分

数据库部分主要存储温度信息和运行信息，把获取的信息及时调整保存在数据集合中，依据整个系统运转需求，随时扩展。

4.4.2监测核心功能

监测板块能够随时监测温度数据，并在超过温度限度值时发送警报数据，把得到的温度数据制作日监测曲线或时监测曲线，保存预警的温度时间和对应数据。

5总结

采用计算机完成无线测温系统设计有助于大型机械，电力和常见的无人监测发展，并且防范由于负荷改变产生的装备过热状况，带来的装备损坏。

本文研究了单片射频收发器下的无线测温系统设计的意义。进而主要分析了射频器件的选型，探究了射频芯片构造功能，增强类8051微控制装置，单片射频收发板块和ShockBurst工作方式。然后研究了高压接点型无线测温体系，分析了温度数据采集和传送，给出单片射频收发器下的无线测温系统子模块，和子模块电路，温度获取电路，无线测温系统子模块外围电路设计，并分析了时钟数据。最后主要研究了单片射频收发器下的无线测温系统基站，分析了无线测温系统基站电源电路，无线测温系统基站无线获取芯片和外围电路，无线测温系统基站通讯电，给出监测核心板块，数据库部分和监测核心功能。

参考文献

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