無(wú)線(xiàn)溫度、壓力監測系統(05-100)

　　工作原理

　　PIC12F675是S/TX的核心,選用這個(gè)器件有3個(gè)理由。首先,該器件已廣泛地使用于多種發(fā)射應用中,微控制器備有RF發(fā)射電路,簡(jiǎn)化了發(fā)射器的設計;其次,器件內部有一個(gè)RC振蕩器,減少了外部元器件數量,直接降低了模塊成本,縮小了電路板尺寸;第三,器件內部還有一個(gè)比較器,在解碼LF信息中起到重要作用;最后,該器件前有一個(gè)10位A/D轉換器,可讓設計者使用模擬式壓力傳感器。

　　rfpic具體實(shí)現了3個(gè)功能,監測來(lái)自SP-13傳感器IC的數據線(xiàn)和LF輸入;定期匯編測量數據;周期性地發(fā)送RF信息。

　　rfpic通電后執行初始化程序,然后進(jìn)入休眠狀態(tài),直至檢測到SP-13數據線(xiàn)或LF輸入狀態(tài)有變化才被喚醒,讓它過(guò)渡到工作方式。如果是被SP-13喚醒的,rfpic讀取輸入數據,將數據匯編成合適的消息,然后通過(guò)RF發(fā)達器發(fā)射出去,發(fā)射完成后rfpic重新進(jìn)入休眠狀態(tài);如果是LF輸入喚醒的rfpic解釋LF消息,執行相應的命令,然后也重新回到休眠狀態(tài)。

　　SP-13傳感器IC

　　SP-13測量壓力與溫度,并在電池電壓低于預設的閾值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)標志。該器件還含有一個(gè)32位ID,供中心接收器識別。

　　SP-13有5個(gè)工作模式：

　　SP-13測量壓力與溫度,并在電池電壓低于預設的閾值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)標志。該器件還含有一個(gè)32位ID,供中心接收器識別。 SP-13有5個(gè)工作模式： 存儲模式：若壓力低于1.5bar,每隔60s測量一次數據且不發(fā)送數據。 初始模式：壓力增加至1.5 bar時(shí)進(jìn)入該模式。在此模式,每隔0.85s測量并發(fā)送數據,這一過(guò)程要重復256次,若壓力仍高于1.5 bar,器件進(jìn)入正常模式;反之,器件仍回到存儲模式。 正常模式：每隔3.4S測量一次壓力,數據發(fā)送60S一次。若60S前后壓力差大于200m bar器件進(jìn)入壓力報警模式。 壓力報警模式：此模式的工作方式基本上與初始模式相同。 高溫報警模式：如果溫度超過(guò)120℃器件進(jìn)入與初始模式相類(lèi)似的工作模式。

　　LF輸入電路

　　LF輸入接收125KHz信號,該信號解調后變換成一個(gè)特定的命令。LF輸入設有一個(gè)調諧在125KHz的LC諧振電路,由L1和C11組成。L1是為此類(lèi)應用專(zhuān)門(mén)設計的,也可使用普通的線(xiàn)圈,但電路靈敏度或測量矩離會(huì )有所降低。D3用來(lái)將LC諧振電路上感應的電壓嵌位在安全電平。LC電路輸出經(jīng)過(guò)限流電阻R5送至rfpic比較器的負輸入端,其正輸入端連接在內部VREF模塊產(chǎn)生的參考電壓。比較器輸出則送到由二極管D2、電容C9和電阻R3組成的包絡(luò )檢波器。檢波器輸出最終直接送至rfpic端口引腳,用來(lái)處理LF數據。

　　RF電路

　　rfpic的PLL形式發(fā)射電路僅需少量外部元件就能完成RF發(fā)射。發(fā)射器的基頻由晶體Y1確定。所要求的發(fā)射頻率除以32便是晶體頻率,例如,發(fā)射頻率確定為315KHz則晶體頻率選擇9.84375MHz。

　　環(huán)形天線(xiàn)L3與C3和C8構成諧振回路,與單端RF驅動(dòng)器相匹配。電容C4為3V電源提供去耦,L2和R6進(jìn)一步濾除高頻能量,R6同時(shí)也能降低天線(xiàn)的Q值。發(fā)射電路的輸出功率通過(guò)R8進(jìn)行調整,開(kāi)路時(shí)獲得最大輸出功率。

　　RF信號編碼方法是1/3-2/3PWM格式,基本脈沖單元TE是400礢,因而位周期是1.2ms。整個(gè)編碼由前同步碼、發(fā)射ID、壓力、溫度、電池、狀態(tài)和循環(huán)冗余碼(CRC)組成。

　　前同步碼：由31個(gè)邏輯“1”位和1個(gè)邏輯“0”位組成。同步碼有雙重作用,它讓接收器辯認正確的S/TX消息,同時(shí)對RF消息同步,它的長(cháng)度是可變的,用戶(hù)可根據電池的功率容量來(lái)確定。

　　發(fā)射ID：32位發(fā)射ID唯一地識別每個(gè)S/TX。

　　壓力：1字節無(wú)符號二進(jìn)制值 ,乘以2.5后就是壓力kpa值。

　　溫度：1字節無(wú)符號二進(jìn)制值,減去40后就是溫度的攝氏值。

　　電池：該字節的位7指示電池狀態(tài),邏輯1正常,邏輯0低電壓。

　　狀態(tài)：該字節的位1和位O含有傳感器IC狀態(tài)信息。00為初始或存儲模式;01正常模式;10壓力報警模式;11溫度報警模式。

　　CRC(2個(gè)字節)：按CCITT標準執行。

　　LF指令器

　　LF指令器通過(guò)LF傳輸向S/TX發(fā)送命令。手持式LF指令器基于PIC16F628MCU構建的,它與S/TX之間的通信是通過(guò)磁場(chǎng)完成的。它的編碼格式與RF信號相同,1字節消息表示要執行的命令：

• 　　1101101啟用RF發(fā)射器;
• 　　0010010禁用RF發(fā)射器;
• 　　0101010立即發(fā)射RF消息;
• 　　0110110按60S間隔發(fā)射RF消息;
• 　　1001100按15S間隔發(fā)射RF消息;
• 　　1010011按5S間隔發(fā)射RF消息。

　　結語(yǔ)

　　本設計采用LF輸入命令,RF發(fā)達測量數據,這種方案極大地簡(jiǎn)化了電路的設計。本文雖然是針對溫度、壓力測量的,但不難發(fā)現,只要將電路的傳感器部分稍加調整,就能測量其它的物理參數?！?東華)