一種基于TDC—GP21的無線熱量采集終端設(shè)計

2．2．2 CC2430系統(tǒng)電路和無線數(shù)傳的實(shí)現(xiàn)
無線熱量采集終端的核心部分是由美國TI公司生產(chǎn)、具有加強(qiáng)型8051內(nèi)核、支持2．4GHz的IEEE802．1 5．4／ZigBee協(xié)議、可實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的CC2430模塊。CC2430具有128 kB可編程閃存，8kB的RAM，主頻達(dá)32MHz，電源電壓范圍是2．0～3．6V，一個內(nèi)部穩(wěn)壓器，21個可編程I／O引腳，片內(nèi)外設(shè)主要包括1個ADC、4個定時器(包括一個MAC定時器)、2個USART、1個DMA、集成了RF前端功能模塊等。在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA和25 mA。具有3種休眠模式(在模式2下，電流損耗為0．5 μA)，從休眠模式轉(zhuǎn)換到正常模式只需54s，特別適合電池長期供電的場合。這些優(yōu)勢使得它可以用很低的費(fèi)用構(gòu)成ZigBee節(jié)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的市場競爭力。采集終端硬件電路如圖5所示。

3 無線熱量采集終端的軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)的核心部分，系統(tǒng)通過CC2430對TDC—GP21進(jìn)行控制，TDC—GP21分時對進(jìn)、出水溫度及流量信息進(jìn)行采集，通過CC2430將采集到的信息處理成供熱量信息，然后無線傳輸?shù)娇刂平K端。在整個過程中，CC2430將測量命令通過SPI接口傳送至TDC-GP21，使之進(jìn)行采集信息并儲存在寄存器中。當(dāng)采集結(jié)束時，就會產(chǎn)生中斷，將采集信息傳送給CC2430。多個傳感器采用定時器中斷驅(qū)動采集命令執(zhí)行，溫度傳感器每30s采集一次信息，流量傳感器每0．5s采集一次信息。為了節(jié)省能量，系統(tǒng)在不工作時會處于休眠狀態(tài)，當(dāng)定時時間到時才開始采集、處理并發(fā)送數(shù)據(jù)。液晶只有在按鍵按下時才顯示相關(guān)信息。其主程序流程圖如圖6所示。

當(dāng)TDC—GP21接收到CC2430的流量測量命令時，TDC—GP21就會對各個寄存器進(jìn)行配置并初始化。TDC—GP21通過記錄開始脈沖信號和截止脈沖信號校準(zhǔn)測量計算得到測量值。每次測量后都把測量結(jié)果送進(jìn)CC2430進(jìn)行處理。然后進(jìn)行第二次測量。測量的子程序流程圖如圖7所示。

4 結(jié)束語
本無線熱量采集終端是以TDC—GP21作為時間測量芯片、CC2430作為微處理器、超聲波時差法測量流量設(shè)計而成的超聲波熱量采集終端。該終端在硬件上選用的都是低功耗器件、在軟件上采取了間歇測量的措施，從而實(shí)現(xiàn)了低功耗；時間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC-GP21可以保證測量的精確度，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試熱量測量誤差優(yōu)于2．5級。另外設(shè)計的無線熱量采集終端還具有電路簡單、遠(yuǎn)程無線抄表功能，節(jié)省人力物力，具有廣泛的應(yīng)用前景。