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PTR8000 的貨源和報(bào)價(jià) PTR8000 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號(hào)

PTR8000無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　BLM(雙層脂質(zhì)膜)是生物膜的基本結(jié)構(gòu)，是嵌人生物活性成分及化學(xué)修飾劑的理想材料。實(shí)驗(yàn)表明，在這種新型生物材料中嵌入不同功能的生物活性分子或化合物(如酶、蛋白質(zhì)、色素等)，即可使BLM具有不同的功能。由于BLM及內(nèi)嵌物質(zhì)有一定的活性，為使BLM能夠比較穩(wěn)定地工作，需要實(shí)時(shí)檢測BLM的工作溫度情況。而傳統(tǒng)的溫度傳感器在布線上比較困難，且遠(yuǎn)距離傳輸會(huì)引起較大的誤差。本文用單總線式溫度傳感器DS18B20，配合單片機(jī)及無線通信模塊PTR8000進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，使得布線工作大大簡化，并可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的日的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)實(shí)際需要，本系統(tǒng)由上位機(jī)(PC機(jī))、收發(fā)模塊及數(shù)據(jù)采集終端組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線傳輸。PC機(jī)與采集終端之間采用433 MHz的頻段作為載波頻率。系統(tǒng)的工作方式采用命令應(yīng)答方式，PC機(jī)將采集數(shù)據(jù)指令下達(dá)給主收發(fā)器，從收發(fā)器對(duì)主收發(fā)器發(fā)出的地址信息進(jìn)行處理，若與本機(jī)地址柏符則執(zhí)行命令。采集終端將DS18B20溫度傳感器采集的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)傳送到無線收發(fā)模塊，PTR8000將接收到的數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議進(jìn)行打包，加入字頭和CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))，發(fā)送給主收發(fā)模塊，最后由單片機(jī)通過RS-232將數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)，由PC機(jī)處理分析。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的采集端主要由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及AT89LV51單片機(jī)組成。無線傳輸部分主要由單片機(jī)控制PTR8000的收發(fā)。

2.1 PTR8000收發(fā)模塊

　　與PTR2000相比，PTR8000性能更優(yōu)越。它是以nRF905為核心的一款無線收發(fā)模塊，工作在433／868／915 MHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療)頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器、一個(gè)帶解調(diào)器的接收器、一個(gè)功率放大器、一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。最大傳輸速率可達(dá)到100 kbit／s。通道切換時(shí)間小于650μs，可工作在ShockburstTM模式下(自動(dòng)處理前綴，地址和CRC)，可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。工作電壓為1.9 V～3.6 V，處于接收模式時(shí)電流為12.5 mA，在掉電模式時(shí)工作電流僅25μA，功耗很低。圖2給出PTR8000的用戶接口。

　　該接口由10個(gè)數(shù)字I／O組成，按照工作可分為3組：

　　a) 模式控制：PTR8000的工作模式由TRX_CE，TXEN，PWR來設(shè)置。

　　b) SPI接口：由SCK、MISO、MOSI和CSN組成。在配置模式下，單片機(jī)通過SPI接口配置PTR8000的工作參數(shù)；在發(fā)射／接收模式下，單片機(jī)通過SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　c) 狀態(tài)輸出接口：在RX模式中，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)信號(hào)通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在TX模式中，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC碼，DR信號(hào)通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。

2.2 PTR8000模塊硬件連接

　　在本設(shè)計(jì)中，AT89LV51單片機(jī)不具有SPI接口，因此用I／O口軟件模擬SPI接口。

2.3 DS18B20

　　DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，DS18B20能直接讀出被測溫度，并可根據(jù)實(shí)際需要通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。由于每一個(gè)DS18B20出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號(hào)并存入其ROM中，因此CPU用簡單的通信協(xié)議就可以識(shí)別，從而節(jié)省了大量的引線和邏輯電路，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要特性如下：

　　a) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；

　　b) 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；

　　c) 可以通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0V～5.5 V；

　　d) 測溫范圍為-55℃～125 ℃；

　　e) 溫度以9或12位數(shù)字量讀出；

　　f) 分辨率為12位時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間為750 ms；

　　g) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。

　　DS18B20可以采用兩種供電方式：一種是采用電源供電方式，GND接地，數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的I／O 口相連；另一種是寄生電源供電方式，此時(shí)VDD和GND接地，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)I／O口。無論是寄生電源方式還是外部供電方式，I／O口線都要接5 kΩ左右的上拉電阻。這是由于溫度轉(zhuǎn)換和寫入E2PROM時(shí)要求電流較大、持續(xù)時(shí)間較長，因此要求數(shù)據(jù)線在此期間要強(qiáng)制上拉。本設(shè)計(jì)中采用外接電源方式。

3 軟件設(shè)計(jì)

　　主要介紹單片機(jī)對(duì)測溫芯片的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送程序。當(dāng)從收發(fā)器接收到主收發(fā)器傳送的采集命令時(shí)，單片機(jī)就啟動(dòng)溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.1 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)

　　DS18B20的工作嚴(yán)格遵守單總線器件的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。單總線協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1等幾種類型的信號(hào)，所有的單總線命令序列都是由這些基本的信號(hào)類型組成。在這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖外，其他均由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。在本設(shè)計(jì)中，總線上只有一個(gè)溫度傳感器，轉(zhuǎn)換精度為12位。

所涉及到的ROM操作命令及作用如下：

　　a) 跳過ROM，命令字為[CCH]：這條命令允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。

　　b) 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，命令字為[44H]：這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后，DS18B20保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時(shí)問隙，而DS18B20又忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換，則DS18B20將在總線上輸出0，若溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出1。

　　c) 讀存儲(chǔ)器，命令字為[BEH]：這條命令用于讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第1個(gè)字節(jié)開始，一直進(jìn)行下去，直到讀完9個(gè)字節(jié)。若不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。

3.2 溫度數(shù)據(jù)的處理方法

　　在采用12位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器中的值是以0.062 5為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器中的二進(jìn)制值乘以0.062 5，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。實(shí)際上，將二進(jìn)制高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制后，就是溫度值的整數(shù)部分。而剩下的低字節(jié)的低半字節(jié)化成十進(jìn)制后，就是溫度的小數(shù)部分。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮�(gè)字節(jié)，所以二進(jìn)制范圍是0～F，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后小數(shù)值是0.062 5的整數(shù)倍。在實(shí)際應(yīng)用過程中，不必有這么高的精度，將小數(shù)部分四舍五入，可以將溫度精確到0.1℃。

　　例如：從DS18B20讀出的數(shù)據(jù)為1111 1111 01011110。高字節(jié)的前5位為符號(hào)位，因此測得的溫度值為負(fù)值，先將補(bǔ)碼變成原碼為0000 0000 1010 0010。按照上面的方法得出溫度的整數(shù)部分為0000 1010，化為十進(jìn)制數(shù)為10；數(shù)部分為0010，化為十進(jìn)制為2，再乘以0.062 5，得出0.125，近似為0.1，因此該溫度近似為-10.1℃，與真實(shí)溫度-10.125 ℃相比，誤差很小。

3.3 無線收發(fā)器程序設(shè)計(jì)

　　在整個(gè)系統(tǒng)中，無線傳輸為主要部分。上電后，從收發(fā)器首先進(jìn)入待機(jī)模式配置RF-Register，RF-Regis-ter的配置字內(nèi)容可以決定PTR8000的工作特性。RF-Register共有10個(gè)字節(jié)，包括頻率、發(fā)送功率、地址、有效字節(jié)長度等重要信息，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置。PTR8000的所有配置都是由SPI接口進(jìn)行的。然后，從收發(fā)器進(jìn)入接收模式，以便接收主收發(fā)器的命令。接收到有效指令后，單片機(jī)啟動(dòng)溫度傳感器采集溫度信號(hào)。再從收發(fā)器進(jìn)人發(fā)射狀態(tài)，將數(shù)據(jù)傳輸出去。

3.4 PTR8000發(fā)射及接收過程

　　當(dāng)PTR8000設(shè)置成發(fā)射模式時(shí)，會(huì)自動(dòng)加入前導(dǎo)碼及CRC碼，經(jīng)過GFSK調(diào)制以100 kbit／s發(fā)送數(shù)據(jù)，然后DR被置高。

　　當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，PTR8000負(fù)責(zé)載波信號(hào)的檢測、地址匹配和數(shù)據(jù)包的解碼和接收。

4 結(jié)束語

　　本文采用低價(jià)格的單片機(jī)與無線收發(fā)模塊PTR8000相結(jié)合構(gòu)成的無線傳輸系統(tǒng)，具有功耗低、誤碼率低、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。若將數(shù)據(jù)采集端稍加改進(jìn)，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、無線抄表等領(lǐng)域中，具有很好的推廣價(jià)值。