溫度測控系統(tǒng)設(shè)計管理論文
時間：2022-06-25 05:37:00
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摘要：PTR2030是超小型、超低功耗、高速率的無線數(shù)傳MODEM模塊。它性能優(yōu)異，是目前低功率無線數(shù)傳應(yīng)用方面的理想器件。文中介紹了PTR2030的主要特點、引腳功能、軟件設(shè)計、硬件連接方法及具體應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞：無線數(shù)傳；MODEM；PTR2030
1概述
由于目前無線收發(fā)模塊的種類較多，因此如何在設(shè)計中選擇所需要的模塊顯得非常關(guān)鍵，正確的選擇可以少走彎路，降低成本，更快的將產(chǎn)品推向市場。本文介紹的新型無線收發(fā)模塊PTR2030就是一種超小型、超低功耗、高速率的無線數(shù)傳MODEM。它采用串口傳輸，應(yīng)用及編程非常簡單，傳送的效率很高，而且所需的外圍元件少，產(chǎn)品開發(fā)成本低，功耗低，管腳少，封裝小，因而有利于減小PCB板面積和降低成本。
PTR2030由單IC組合而成，它采用FSK調(diào)制，而且接收發(fā)射合一，因而抗干擾能力很強；由于采用標準的DIP引腳間距，因此更適合嵌入式設(shè)備。另外，它采用低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計，可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。PTR2030的主要特性如下：
●接收發(fā)射合一;
●工作頻率為國際通用的315MHz數(shù)傳頻段;
●采用FSK調(diào)制方式，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合;
●采用頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好;
●靈敏度高達－105dBm;
●最大發(fā)射功率為＋10dBm;
●工作電壓低（2．7V～3．3V），功耗小，待機狀態(tài)電流僅為8μA;
●工作速率最高可達20kbit／s（也可在較低速率下工作如9600bps）;
●超小體積;
●可直接與單片機串口相連，編程非常方便;
●由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度設(shè)計，使用時無需申請許可證;
●標準的DIP引腳間距更適合于嵌入式設(shè)備。
2PTR2030的引腳功能
PTR2030模塊的引腳圖如圖1所示。各引腳的功能如下:
VCC：正電源，范圍為2．7～3．3V；
CS：頻道選擇端，必須設(shè)為高（即CS＝1），即選擇工作頻道為315MHz；
DO：數(shù)據(jù)輸出端；
DI：數(shù)據(jù)輸入端；
GND：電源地；
PWR：節(jié)能控制端，PWR為1時，為正常工作狀態(tài)；PWR為0時，為待機微功耗狀態(tài)；
TXEN：發(fā)射接收控制端，TXEN為1時，模塊為發(fā)射狀態(tài)；TXEN為0時，模塊為接收狀態(tài)。
3PTR2030的軟件編程
在軟件編程過程中，對PTR2030的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要，表1給出了該模塊的工作模式控制及工作頻道的選擇方式。
表1模塊工作模式控制及工作頻道選擇表
模塊引腳輸入電平模塊狀態(tài)
TXEMCSPWR
011接收
011接收
111發(fā)射
111發(fā)射
XX0待機
PTR2030的通信速率最高為20kbit／s，也可工作在其它速率如4800bps、9600bps下。實際上，使用時無需設(shè)置PTR2030的工作速率。
在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，一般應(yīng)將模塊置于發(fā)射模式，即置TXEN為1，然后在等待至少5ms后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間需要）才可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后，應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài)即置TXEN為0。發(fā)射到接收的轉(zhuǎn)換時間為5ms。
接收時，應(yīng)將PTR2030置于接收狀態(tài)即置TX-EN為0，接收到的數(shù)據(jù)可直接送到單片機串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再送到計算機。
當PWR為0時PTR2030將進入節(jié)電待機模式，此時的待機功耗電流大約為8μA。待機模式下，一般不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。
4PTR2030在溫度測控系統(tǒng)中的應(yīng)用
用PTR2030可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的點對點傳輸，也可構(gòu)成點對多點的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。圖2所示是PTR2030用于溫度測控系統(tǒng)中的電路圖。
在該系統(tǒng)中，PTR2030可將溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)傳送給計算機，同時將計算機發(fā)出的控制信號傳送給單片機，從而實現(xiàn)單片機與計算機之間的無線數(shù)據(jù)通訊。PTR2030可直接接單片機的串口或I／O口。連接時，PTR2030無線MODEM的DI端應(yīng)接單片機串口的發(fā)送端DO端應(yīng)接單片機串口的接收端。利用單片機的I／O可以控制模塊的發(fā)射、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。PTR2030與計算機相連時，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換來將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。電平轉(zhuǎn)換可選用一片MAX232來完成。
圖2
基于無線收發(fā)模塊的特點在對系統(tǒng)進行軟件設(shè)計時，應(yīng)該特別注意通信協(xié)議的制定及糾檢錯的處理。無信號時，PTR2030的串口輸出為隨機數(shù)據(jù)，所以協(xié)議的第一件事就是要能夠識別噪聲和有效數(shù)據(jù)。通過測試和試驗發(fā)現(xiàn)，0xFF后跟0x00在噪聲中不容易發(fā)生，因此，單片機發(fā)送數(shù)據(jù)可以任意內(nèi)容的字節(jié)開始（因為第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)在發(fā)送時易丟失），然后是0xFF后跟一個0x00，接收協(xié)議規(guī)定只接收以0xFF開始。并在其后跟一個0x00的數(shù)據(jù)包。
另外應(yīng)注意數(shù)據(jù)的糾檢錯。本系統(tǒng)檢錯采用校驗和方式糾錯采用連續(xù)傳送三次的方法。同一數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送三次，然后在接收端比較三個數(shù)據(jù)中的每一位，若至少有兩個數(shù)據(jù)的該位相同，則該位為正確。總之，一個完整的無線傳輸協(xié)議為：
[開始1][開始1][開始2][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2][數(shù)據(jù)3][校驗和]。
其中開始1是0xFF，開始2是0x00，如果校驗和正確，則說明數(shù)據(jù)傳輸完整。然后再比較數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)3，取其兩個相同者給出應(yīng)答信號，如果數(shù)據(jù)本身傳輸不完整、則不應(yīng)答，系統(tǒng)會重新發(fā)送數(shù)據(jù)。
由PTR2030構(gòu)成的系統(tǒng)可完成點對點的數(shù)據(jù)采集傳輸及點對多點的雙向數(shù)據(jù)傳輸，因此PTR2030可廣泛用于遙控、遙測、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、信息家電、無線232、422／485數(shù)據(jù)通信等系統(tǒng)。