无线温度传感器设计方案集锦

器连接uPCLK引脚可测试nRF905是否工作正常。

　　存储模块设计

　　传感器节点需存储用户设定的参数以及运行记录等大量数据。本设计选择AT24C256作为存储芯片，它是ATMEL公司推出的低功耗256K串行 EEPROM芯片，具有如下特点：①具有三种工作电压，分别为5.0V、2.7V、1.8V；②具有64字节页写模式；③符合双向数据传送协议；④具有硬件写保护和软件数据保护功能；⑤采用斯密特触发，可抑制输入噪声；⑥采用2线串行接口；⑦内部可以组织成32K×8存储单元。

　　AT24C256存储器电路如图3所示，AT24C256的A0引脚和A1引脚接地。由于µPD78F0485微控制器没有I2C接口，因此采用µPD78F0485的I/O引脚模拟I2C总线通信。采用µPD78F0485的I/O引脚控制EEPROM的供电，将存储器的电源引脚VCC 与µPD78F0485的P12引脚相连接。使用存储器时，需设置P12引脚输出高电平，以实现为存储器供电；不使用存储器时，可将存储器电源关掉，节省电量，这也保证了电源不稳定时不能访问EEPROM，防止EEPROM读写出现错误。µPD78F0485的P13和P14与AT24C256的SCL引脚和SDA引脚相连接。

　　图3 AT24C256存储器电路图

　　按键模块设计

　　按键是无线传感器节点为用户提供的操作接口，可利用按键设置和读取节点的参数，查询节点的运行结果、工作状态和历史记录。本设计采用的微控制器µPD78F0485具有按键中断功能，具有8个通道，网络系统使用了KEY1、KEY2、KEY3和KEY4四个按键引脚，它们分别与µPD78F0485的P40引脚、P41引脚、P42引脚和P43引脚相连接，按键电路如图4所示。

　　图4 按健电路图

　　USB通讯模块设计

　　利用USB接口可实现传感器节点与计算机的通信。本设计采用了高度集成USB转UART桥接器CP2102，它集成了USB 2.0全速功能控制器、USB转发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的串行数据总线（UART）接口；外围元件较少，可以节约PCB成本和空间。使用USB通讯时，首先将USB电路板一端与传感器节点的电路板连接，另一端与计算机连接，然后将CP2102的驱动程序安装在计算机上，计算机将 CP2102虚拟成一个COM口，最后就能够以访问一个标准COM口的硬件方式访问CP2102。USB通讯电路如图5所示，网络系统将µPD78F0485的异步串行接口UART6与CP2102的异步串行接口相连接。

　　图5 USB通讯电路图

　　液晶显示模块设计

　　温度传感器网络工作时，需读取和设置节点的参数。因此，需采用LCD显示器来显示所需设置的参数命令和参数数据。本设计采用的µPD78F0485微控制器带有LCD控制器/驱动器，具有自动读取存储器显示数据，自动输出COMMON和SEGMENT信号的功能。µPD78F0485具有6种显示模式，每种显示模式具有6种不同的帧频率，本文选用1/3分压、1/4分时的驱动方式，使用副时钟作为LCD的时钟源，采用内部分压的方式来驱动具有4个 COM端、20个SEG的LCD显示器，该显示器可同时显示8个数字、7个小数点、17个常用标号。

　　温度采集模块设计

　　本设计温度采集芯片采用数字化温度传感器DS18B20，它由半导体公司Dallas推出，具有如下特点：①测温范围-55℃~+125℃，在 -10℃~+85℃范围内的精度为±0.5℃。②测量结果为数字信号，以"一线总线"传给MCU，并且也传送CRC校验码。③具有较高的分辨率，拥有 9~12位分辨率可调的功能，所对应的温度分辨率分别为0.5℃、0.25℃、0.125和0.0625℃。④具有寄生电源供电和外部电源供电两种模式，电压范围宽。其中，在外部电源供电模式下，DS18B20工作稳定可靠，抗干扰能力强，因此，本文采用外部供电模式，并将DS18B20的电源引脚连接到µPD78F0485的引脚，当不测量温度时，将其外部电源关闭以降低节点的功耗。⑤体积小，减少了传感器节点体积的大小。网络系统测温电路如图6所示，µPD78F0485的P140引脚与DS18B20的电源引脚相连接，P133引脚与DS18B20的数据引脚相连接。

　　图6 测温电路图

　　电量检测模块设计

　　温度传感器网络采用电池供电，因而必须定时检测电量，以避免节点电量不足而造成节点之间的通信故障，若电量不足，则提示更换电池。本设计采用µPD78F0485微控制器的10位逐次逼近性AD转换器和微功率两端带隙稳压器LM385二极管来实现电量检测，电量检测电路如图7所示，P30引脚连接控制是否测量电量，用以控制是否进行电量检测，P27/ANI连接稳压管LM385的电源端。稳压管LM385可工作在10mA~20mA的电流范围内，具有非常低的温度系数和动态阻抗。

　　图7 电量检测电路图

　　电源模块设计

根据系统