基于n R F24E 0 1的无线温度采集系统设计

温度采集系统所采集的温度信 息通常通过R$485、C AN总线通信 方式传输至上位机，但这种方式维护 较困难，不利于工业现场生产；而无 线通信GPRS技术传输距离长，通信 可靠稳定，但设计复杂、成本昂贵、 后期运转成本高。本设计采用工业级 内置硬件链路层协议的低成本单芯片 nRF24E01无线收发器件实现系统间的 无线通信，完成无线信号的接收、显 示及报警功能。 ### 基于nRF24E01的无线温度采集系统设计 #### 一、背景与需求 传统的温度采集系统通常依赖于RS485或CAN总线等有线通信方式进行数据传输，这种方式虽然相对稳定，但在工业环境中存在安装不便、维护复杂等问题。随着无线通信技术的发展，GPRS等远程无线通信方案被提出，它们具有传输距离远、可靠性高等优点，然而高昂的设计成本和后期运行费用限制了其广泛应用。因此，设计一种基于低成本、易于部署的无线通信方案变得尤为重要。 #### 二、关键技术——nRF24E01 **nRF24E01** 是一款工业级无线收发器件，它采用了Nordic VLSI公司的先进0.18μm CMOS工艺制造而成，具有36引脚QFN封装。该器件集成了RF（射频）、8051 MCU（微控制器单元）、12位ADC（模数转换器）等多种功能模块于一体，支持2.4GHz ISM频段，能够实现高速、稳定的无线数据传输。 ##### 特点与优势： - **集成度高**：nRF24E01集成了射频、MCU、ADC等多种功能模块，减少了外部元件数量，降低了系统成本。 - **工作频段**：2.4GHz全球开放ISM频段，无需申请许可即可使用。 - **内置协议**：内置硬件链路层协议，简化了软件开发过程。 - **传输模式**：支持Sh0ckBurst和Enhanced ShockBurst两种数据传输模式，提高了传输效率和可靠性。 - **低功耗**：发射时的工作电流仅为9mA，接收时为12.3mA，支持多种低功耗模式，有利于电池供电的应用场景。 #### 三、系统硬件设计 无线温度采集系统的硬件设计主要包括两大部分：采集发送模块和接收显示模块。 1. **采集发送模块**：该模块由温度传感器DS18B20和nRF24E01组成。DS18B20是一种单总线数字温度传感器，可以直接将温度信号转换为数字信号提供给单片机处理。nRF24E01负责将采集到的温度数据进行调制、混频并通过无线方式发送出去。 2. **接收显示模块**：用于接收无线信号并显示温度数据，还可以通过串口将数据发送至PC进行进一步处理。 #### 四、系统软件设计 软件设计主要包括nRF24E01的相关寄存器配置、DS18B20温度读取和无线数据发送等几个方面。 1. **nRF24E01寄存器配置**：启动后首先配置nRF24E01的相关寄存器，使其工作在发射状态。 2. **DS18B20温度读取**：复位DS18B20，发送温度转换命令，读取已转换的温度值。由于DS18B20采用的是单线读写方式，需要采用软件模拟的方式来实现通信。 3. **无线数据发送**：通过nRF24E01将温度数据发送出去。这部分涉及到nRF24E01的数据读写操作，通过时间隙处理位和命令字来确认信息交换。 ### 总结 本文详细介绍了一种基于nRF24E01的无线温度采集系统设计方案，该系统充分利用了nRF24E01的高度集成性、低成本和低功耗等特点，实现了无线温度数据的高效采集与传输。相比于传统有线通信方案，该系统不仅解决了维护困难的问题，而且在成本控制方面更具优势。对于需要在复杂工业环境下进行温度监测的应用场景来说，这是一种理想的解决方案。