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1基于無線射頻通信技術的數據采集系統的整體設計

無限代的信號通過點測產把數據傳送出去，從概念上來講，類似于條碼掃描，從結構上來看，無線射頻通信技術僅包括兩個基本器件，具有快速掃描、體積小、耐久性強、無屏障閱讀以及數據容量大等的優點。為利用無線射頻通信技術的數據采取，系統的設計需要包括集端和顯示端兩部分，采集端通過相關傳感器采集數據，位于檢測位置，其中傳感器主要是指溫度傳感器、濕度傳感器以及噪音傳感器和粉塵傳感器等，依照日后的需求，在傳感器方面還可以進行增加，傳感器的輸出系統在經過MSP430F169處理后通過發射端輸出信息，在顯示端則是先由nRF905發射端接受來自發射端的顯現信號，再經過MSP430F169單片機的處理處理在顯示器上顯示。

2基于無線射頻通信技術的數據采集系統的硬件設計

無線通信模塊設計中采集數據的傳輸主要是通過無線射頻通信技術，在前文提到通信模塊nRF905，具有單個工作頻段，本系統在設計中為設計簡單，采用的是433MHz頻段，為使nRF905能夠實現數據的高速傳播，在設計中采用了VLSIShockBrust技術，在設計中無需采取單片機處理數據，數據的處理速率也可以依照需要進行設定。芯片在ShockBrust工作模式下可以自動產生導碼和CRC。在本設計中nRF905模塊采用SPI接口通信，這樣的設計一方面簡化了設計同時也能解決成本。nRF905發射端功耗小，在發射功率為-10dBm時，接受電流和發射電流僅僅為12.5mA和11mA，非常節能省電。nRF905整體設計降低了成本，同時也極大地節省了能源。在微處理器模塊設計中，模塊主要是由LCD12864液晶顯示器、DS1302時鐘和MSP430F149單片機構成，實現數據采集顯示和時間同步。設計中采用的是TI公司生產的16位總線的MSP430F169單片機，此單片機內部置有12位AD轉換器，把采集到的模擬信號轉化為數字信號，此單片機最突出的優點是低功耗，方便長期使用。設計系統采用的hiLCD2864液晶顯示器實現計時，具有耗能低性能高的優點，可根據需要實現自動調整。傳感器模塊為實現多項氣象數據的采集，依照高性能、低能耗以及低成本的原則采用了不同類型傳感器，如DS18B20、BMP085以及DHT21等，依照實際的需求也可增減相應的傳感器。DS18B20具有體積小抗干擾的優點，測量溫度范圍在-55℃~125℃，采取單線接口方式，在硬件設計和軟件設計中都十分方便。DHT21是測量濕度變化的傳感器，同樣也是采取單線串行輸出，節省I0口，適合于自然環境濕度的測量。BMP085是一種非常常用的壓力傳感器，內部含有AD，單片機通過IIC總線連接，使用簡單。DSM501A是一個粉塵測量傳感器，能夠檢測1μm以上微塵，在設計中并不能反映出PM2.5的值，但是能夠比較清晰的反映出空氣粉塵含量，滿足日常需要。在設計中，還采用了噪音強度傳感器，模塊中采用了LM386設計的放大電路，輸出的模擬信號通過單片機進行數模轉換。

3軟件設計

本系統軟件程度設計主要分為發送接受程序、數據處理顯示程序和各傳感器測試程序。nRF905發送接收程序包括發送和接受兩部分，需要先設置RF配置寄存器，需要注意兩部分的配置寄存器必須統一，如設置頻段、地址庫研讀、輸出功率以及CRC模式等都需要相同，系統有效數據長度取10字節，發送程序為開始→寄存器初始化→寫發送數據→TRX-CETX-EEN置高→發送完成→TRX-CE置低→結束，接收程序為開始→寄存器初始化→TRX-CETX-EEN置高→數據準備就緒DR為高→TRX-CE置低→MCU讀數據→DR、AM置低→結束。本設計系統采用了多種傳感器，在傳感器信息采集中，單片機對傳感器進行掃描控制，把所有數字信號依照順序存取起來，在依照各傳感器的數據進行處理轉化為相應的真實測量數據，具體過程為采集個傳感器原始信號→模擬信號AD轉化→多組數字信號統一編碼→nRF905發送→nRF905接受→編碼信號轉化為實測數據→實測數據液晶顯示。

4測試結果

通過測試，本設計系統能夠實現200m范圍內的無線采集通信，能夠非常精確的測量溫度、濕度、粉塵、大氣壓等的數據變化，系統具有低能耗、壽命長、使用便利的優點。本設計的數據采集系統具有性能高、成本低以及耗能低的優點，結構簡單，能夠非常方便的檢測自身周圍氣象變化，在實際用具有很大的應用價值。

作者：程李司維羅林勇單位：貴州省氣象服務中心貴州省黔南州氣象局