基于TDK5110與TDA5220的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的東西越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展為人們的生活、生產(chǎn)帶來(lái)了極大的改變，節(jié)省了大量的人力、物力資源?，F(xiàn)在，無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到生活的方方面面。在一些不利于有線通信的場(chǎng)所，無(wú)線通信技術(shù)更是起到了不可替代的作用。小到對(duì)講機(jī)，大到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，它們無(wú)疑在改變著人們的生活方式。比如在生產(chǎn)環(huán)境惡劣的生產(chǎn)車(chē)間，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)環(huán)境相對(duì)好的控制室內(nèi)，工作人員可以在這里觀察整個(gè)生產(chǎn)線的一舉一動(dòng)。由于廠房大、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多等原因，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長(zhǎng)的線纜，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)換線困難。顯然，采用有線數(shù)據(jù)傳輸弊端很多，因此采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式可大大改觀有線方式的不足。又如在冷庫(kù)等不利于工作人員天天進(jìn)出的場(chǎng)所，采用無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射方式可以避免進(jìn)出困難，同時(shí)無(wú)線發(fā)射裝置的移植性好，可隨時(shí)安裝或拆除。基于以上考慮，本文設(shè)計(jì)探討了基于TDK5110與TDA5220的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)。

　　1 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸原理

　　系統(tǒng)由兩部分組成，通過(guò)無(wú)線方式聯(lián)系在一起。第一部分作為溫度采集與發(fā)射部分，置于被測(cè)環(huán)境中。這部分上電后開(kāi)始測(cè)量溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送出去。第二部分作為溫度接收和處理部分，上電后開(kāi)始接收第一部分發(fā)射過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1的上側(cè)為溫度采集與發(fā)射部分原理框圖，該部分通過(guò)發(fā)射芯片TDK5110向下側(cè)的溫度接收與處理部分發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)接收芯片TDA5220接收上側(cè)溫度采集與發(fā)射部分發(fā)送過(guò)來(lái)的溫度值，通過(guò)主控器AT89C52把溫度值送給計(jì)算機(jī)。

　　2 發(fā)射/接收芯片參數(shù)及電路設(shè)計(jì)

　　2.1 發(fā)射芯片

　　英飛凌TDK51lO是一塊工作頻段在434/868 MHz的單芯片ASK/FSK發(fā)送器。芯片具有相當(dāng)高的系統(tǒng)集成度，片上完全集成了PLL合成器和一個(gè)高效率功放以驅(qū)動(dòng)天線，所以使用時(shí)只需要非常少的外圍電路，適合電路的微型要求。另外其獨(dú)到的電路和功放模塊設(shè)計(jì)以及睡眠、PLL起振和發(fā)射三種模式的設(shè)置使得芯片具有很好的低功耗特性。

　　對(duì)于FSK調(diào)制電路的設(shè)計(jì)，需要分析圖2所示電路對(duì)發(fā)送信號(hào)頻率的影響。

　　其中，CL表示晶振的負(fù)載電容;CSW是FSK開(kāi)關(guān)的對(duì)地電容，包括了布線時(shí)的分布電容，一般可以3 pF計(jì)入;對(duì)于13.56 MHz的晶振，R=100 Ω;L=4.6μH。該電路是通過(guò)外接的Cv1、Cv2值改變晶振負(fù)載電容來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率變化的。當(dāng)FSKDTA=0，開(kāi)關(guān)閉合，Cv2和CSW都被短路，Cv1和L構(gòu)成等效負(fù)載電容;當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，CSW、Cv2都計(jì)入回路，Cv1、CSW、Cv2和L構(gòu)成等效負(fù)載電容。晶振振蕩頻率與負(fù)載電容之間的關(guān)系為：

　　其中：

　　CL為晶體振蕩在中心頻率f時(shí)所要求的負(fù)載電容。

　　C0、C1為晶振內(nèi)部等效電容值。

　　f'=32f，為晶振振蕩在中心頻率f時(shí)的發(fā)射頻率。

　　△f為想要實(shí)現(xiàn)的距離晶振中心振蕩頻率的頻偏。

　　當(dāng)采用TDK5110推薦的NX6035SA晶振時(shí)，f=13.568 75 MHz，C0=1.5 pF，C1=5.8 pF，CL=12 pF。

　　假設(shè)為實(shí)現(xiàn)“O”的發(fā)射△f，計(jì)算得到CL0值。但由于芯片內(nèi)部等效電感的存在，需要修正Cv1值，此時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，所以修正式子：

　　其中ω0為發(fā)射“0”時(shí)晶振振蕩角頻率。

　　得到：

　　在晶振f=13.568 75 MHz時(shí)，芯片等效電感L=4.6μH，所以計(jì)算可得Cv1=10 pF。

　　同樣實(shí)現(xiàn)“1”的發(fā)射△f，計(jì)算得到CL1值為此時(shí)晶振回路中Cv2和CSW并聯(lián)后再與Cv1、L串聯(lián)后的等效電容值。即