基于C8051和Atmega16的無線溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．1 主控制模塊程序設(shè)計(jì)
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(jìn)行采樣，然后進(jìn)行查表，以將查表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)并打包。當(dāng)發(fā)送標(biāo)志允許時(shí)，寫入FLASH保存，同時(shí)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(fù)位后，應(yīng)首先對C8051F020的各功能模塊進(jìn)行初始化。包括串口0、串口1、AD轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器TO、Tl、T2和中斷程序等。系統(tǒng)每50 ms通過12位AD轉(zhuǎn)換器對輸入信號進(jìn)行一次采樣，并將采樣信號查表轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)。然后對數(shù)據(jù)加上幀頭，幀尾和校驗(yàn)位。最后將幾幀數(shù)據(jù)打成一個(gè)數(shù)據(jù)包。
當(dāng)發(fā)送標(biāo)志允許時(shí)，C805lF020每50 ms將數(shù)據(jù)包寫入FLASH芯片AT45DB041D。同時(shí)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(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)無線發(fā)射模塊的程序時(shí)，首先應(yīng)通過Atmegal6完成端口初始化，以及TO和T1的初始化，同時(shí)還有串口初始化和中斷程序，并對CC1000進(jìn)行初始化編程。然后，Atmegal6進(jìn)入循環(huán)等待。當(dāng)確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，先確認(rèn)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(diǎn)在于使用了雙CPU和獨(dú)立的溫度補(bǔ)償電路，其意義在于有效提高了溫度采集的速度，進(jìn)而提高測量溫度變化的靈敏度。實(shí)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(dú)立溫度補(bǔ)償電路是以電壓式溫度傳感器TMP35為溫度補(bǔ)償原件。熱電偶的輸入電動(dòng)勢經(jīng)溫度補(bǔ)償之后，經(jīng)精密軌對軌運(yùn)放OP747進(jìn)一步放大，再輸入到C8051F020的AD轉(zhuǎn)換器。這樣可避免使用某些集成熱電偶溫度補(bǔ)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(qiáng)大的外設(shè)，它具有2個(gè)AD轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)C805lF020和Atmegal6，則可確保系統(tǒng)50 ms的采集時(shí)間。因?yàn)闊o線發(fā)射和寫FLASH往往要占用大多數(shù)時(shí)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(shí)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)寫入FLASH，以便在無線發(fā)射出現(xiàn)障礙時(shí)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(jī)通過USB接口讀取。
4 結(jié)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(dá)到了較高的水平。而在溫度采集速度上，由于使用了獨(dú)立的溫度補(bǔ)償電路，同時(shí)采用了雙CPU的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。
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