基于C8051和Atmega16的無線溫度測量系統(tǒng)設計
加入技術交流群
2．1 主控制模塊程序設計
主控制模塊程序主要完成的功能是對熱電偶的輸入模擬信號進行采樣，然后進行查表，以將查表數(shù)據(jù)轉換成溫度數(shù)據(jù)并打包。當發(fā)送標志允許時，寫入FLASH保存，同時通過串口發(fā)送給Atmegal6。其系統(tǒng)軟件模塊流程圖如圖3所示。
本系統(tǒng)在上電復位后，應首先對C8051F020的各功能模塊進行初始化。包括串口0、串口1、AD轉換器、計數(shù)器TO、Tl、T2和中斷程序等。系統(tǒng)每50 ms通過12位AD轉換器對輸入信號進行一次采樣，并將采樣信號查表轉換成溫度數(shù)據(jù)。然后對數(shù)據(jù)加上幀頭，幀尾和校驗位。最后將幾幀數(shù)據(jù)打成一個數(shù)據(jù)包。
當發(fā)送標志允許時，C805lF020每50 ms將數(shù)據(jù)包寫入FLASH芯片AT45DB041D。同時將數(shù)據(jù)包通過串口發(fā)送給Atmegal6。
2．2 無線發(fā)射模塊程序設計
無線發(fā)射程序的主要功能是通過Atmegal6完成對CCl000的初始化，從C805lF020接收數(shù)據(jù)，并由CCl000發(fā)送出去。無線發(fā)射程序的流程如圖3 (b)所示。
在設計無線發(fā)射模塊的程序時，首先應通過Atmegal6完成端口初始化，以及TO和T1的初始化，同時還有串口初始化和中斷程序，并對CC1000進行初始化編程。然后，Atmegal6進入循環(huán)等待。當確認接收到數(shù)據(jù)時，先確認數(shù)據(jù)有效，然后喚醒CC1000并將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。
3 系統(tǒng)性能分析
本測溫系統(tǒng)的特點在于使用了雙CPU和獨立的溫度補償電路，其意義在于有效提高了溫度采集的速度，進而提高測量溫度變化的靈敏度。實際測試表明，本系統(tǒng)的測量精度為O．5％，溫度采集速度為50 ms。
本系統(tǒng)采用的獨立溫度補償電路是以電壓式溫度傳感器TMP35為溫度補償原件。熱電偶的輸入電動勢經(jīng)溫度補償之后，經(jīng)精密軌對軌運放OP747進一步放大，再輸入到C8051F020的AD轉換器。這樣可避免使用某些集成熱電偶溫度補償芯片所帶來的速度受限問題。
本系統(tǒng)采用C8051F020作為新一代的SOC芯片，具有豐富而強大的外設，它具有2個AD轉換器，其中ADO具有12位精度，故可有效保證溫度信號的精確采集。
而采用雙CPU結構C805lF020和Atmegal6，則可確保系統(tǒng)50 ms的采集時間。因為無線發(fā)射和寫FLASH往往要占用大多數(shù)時間，而采用雙CPU就可以將兩者分開，這樣就有效的保證了系統(tǒng)的速度和穩(wěn)定性。
采用FLASH芯片AT45DB041D則可在溫度采集時實時將數(shù)據(jù)寫入FLASH，以便在無線發(fā)射出現(xiàn)障礙時仍可有效保存數(shù)據(jù)。測試系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)可由上位機通過USB接口讀取。
4 結束語
與國內(nèi)外目前的主流無線溫度測量系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)在測溫精度上達到了較高的水平。而在溫度采集速度上，由于使用了獨立的溫度補償電路，同時采用了雙CPU的系統(tǒng)結構，因而有效的提高了溫度測量的靈敏度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外，由于使用了FLASH芯片，可以保存實時數(shù)據(jù)，也提高了系統(tǒng)的可靠性和實用性。
評論