利用智能射頻芯片nRF9E5設(shè)計(jì)無線溫、濕度測(cè)量..

本文介紹采用該射頻芯片、溫度傳感器LM71、濕度傳感器HS1101實(shí)現(xiàn)溫度和濕度無線測(cè)量的電路設(shè)計(jì)方法和編程實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)單可靠和靈活方便的特點(diǎn)。

nRF9E5 是一款工作頻率為433/868/915MHz的智能射頻芯片，該芯片采用1.9V~3.6V單電源供電，32腳QFN封裝(5×5mm)，發(fā)射功率為 10dBm，接收靈敏度-100dBm，在低功耗時(shí)電流僅2.5μA，特別適合采用電池供電，適用于無線鍵盤、無線電話、無線耳機(jī)、工業(yè)無線傳感器、遙控器和無線報(bào)警器等。

無線傳感測(cè)量與有線傳感測(cè)量相比，具有可靠性高、安裝容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以重復(fù)使用和系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)充分利用了各器件的低功耗特點(diǎn)，在無線溫濕度傳感器中使用3.6V鋰電池，不僅能延長(zhǎng)電池的使用壽命，而且使無線數(shù)據(jù)傳輸更加方便靈活。

nRF9E5功能介紹

圖1 所示為nRF9E5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。nRF9E5是一片嵌入了nRF905無線收發(fā)芯片、集成增強(qiáng)型8051微處理器和4個(gè)通道的10位ADC，采樣速率為80ksps，內(nèi)含1.22V電壓基準(zhǔn)、電源管理、PWM輸出、UART異步串口、SPI通訊接口、邏輯接口電路、看門夠電路、多通道可編程喚醒，以及 CRC檢驗(yàn)和多點(diǎn)通信控制，高頻電感和濾波器等已經(jīng)全部?jī)?nèi)置，外圍元件很少，芯片的一致性能好、穩(wěn)定且不易受干擾。

nRF9E5沒有復(fù)雜的通訊協(xié)議，完全對(duì)用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通訊，內(nèi)置的CRC糾錯(cuò)硬件電路和協(xié)議免去了軟件開發(fā)人員的軟件糾錯(cuò)編程和微控器的糾錯(cuò)運(yùn)算，降低了無線應(yīng)用的開發(fā)難度。

圖1 下面的EEPROM 25320為nRF9E5的外部程序存儲(chǔ)器(圖2中為U2)，容量為4K字節(jié)(4096×8b)，用于存儲(chǔ)在nRF9E5上運(yùn)行的應(yīng)用程序。當(dāng)上電時(shí)， nRF9E5通過其內(nèi)部固化的引導(dǎo)程序(Boot loader)，通過SPI接口將應(yīng)用程序?qū)氲狡瑑?nèi)RAM中運(yùn)行。

無線溫、濕度傳感測(cè)量電路設(shè)計(jì)

利用射頻芯片nRF9E5、14位數(shù)字溫度傳感器LM71、濕度傳感器HS1101構(gòu)成一款無線溫濕度傳感器。

LM71 是國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的低功耗、具有14位(含1符號(hào)位)的ΔΣADC溫度傳感器，測(cè)溫范圍為-40℃~150℃，溫度分辨率為0.03125℃，測(cè)溫精度在-40℃~150℃范圍內(nèi)為±1.5℃，電源電壓為2.65V~5.5V，具有三線串行接口SPI/MICROWIRE兼容接口，容易和微處理器連接。

因此，圖2中U3(LM71)的串行時(shí)鐘SC、串行輸入輸出SI/O、片選CS分別和U1(nRF9E5)的P02、P01和P00相連，LM71、nRF9E5和單端50Ω天線的RF電路如圖2所示，該電路可以工作于818/915MHz。環(huán)境溫度和LM71溫度傳感器的輸出如表1所示。