基于無線通訊技術的無線溫度變送器制造技術

一種基于無線通訊技術的無線溫度變送器，涉及電子技術技術領域；所要解決的是溫度變送器數據無線傳輸的技術問題；該無線溫度變送器包括：一信號采集板，其中熱電偶信號輸入端經信號放大芯片、模數轉換芯片連接ＳＰＩ總線，基準芯片連接模數轉換芯片，冷端芯片連接ＳＰＩ總線，電源芯片連接電源輸入端并向所述其他所有芯片供電；一包括帶微處理器的射頻芯片的主電路板，所述射頻芯片通過ＳＰＩ總線讀取熱電偶數字信號和冷端溫度信號，經過補償運算后，將測量的溫度值通過射頻輸入／輸出電路，經天線將信號發射出去；并接收基站的信號，完成與基站間的數據通訊工作。本實用新型專利技術具有低成本、低功耗、高可靠性、安裝使用組網方便簡捷的特點。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

Wireless temperature transmitter based on wireless communication technology

A wireless temperature transmitter based on wireless communication technology, and relates to the technical field of electronic technology; which is to solve the technical problems of temperature transmitter wireless data transmission; including the wireless temperature transmitter: a signal acquisition board, wherein the signal input end of the thermocouple signal amplifier chip, analog digital conversion chip is connected with SPI bus, the reference chip connection module the chip, the cold end is connected with SPI bus chip, power supply chip is connected to the input end of the power supply and all other chip power supply; the main circuit board includes a RF chip with a microprocessor, the radio frequency chip through the SPI bus to read digital signal and thermocouple cold end temperature compensation signal, after the operation, the measured temperature the value through the RF input / output circuit, the antenna will send out the signal; signal and receiving station, end Data communication between the base station and the base station. The utility model has the advantages of low cost, low power consumption, high reliability, convenient and simple installation and networking.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及測量電子技術，特別是涉及一種用于工業領域溫度測量的基于 Zigbee (—種短距離、低速率無線網絡技術)無線通訊技術的無線溫度變送器的電 子技術。
技術介紹
對于溫度的測量，使用溫度變送器是工業領域的測量方式之一，傳統的溫度變 送器都為兩線制或四線制方式傳輸數據。安裝使用傳統溫度變送器時，必須鋪設電 纜，這樣不但電纜成本必須考慮，而且由此帶來的人工費用和日后的維護費用都必 須考慮。而且有些場合電纜難以鋪設，對于補充安裝的變送器，則必須重新挖開電 纜溝鋪設電纜，成本明顯上升。基于此背景，開發的無線溫度變送器克服了必須鋪 設電纜的弊端，節省了鋪設和維護電纜的工程和費用。在現有的無線傳輸技術中，紅外線傳輸不能繞過障礙物，應用面窄；藍牙技術 傳輸距離太短、功耗及成本還不夠低、開發較復雜，都限制了它的推廣應用；無線 局域網Wi-Fi技術網絡節點有限，且功耗較大，不宜到處使用。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的缺陷，本技術所要解決的技術問題是提供一種 提供一種能解決傳統變送器的必須鋪設電纜的問題的，低成本、低功耗、高可靠性、 組網方便簡捷的基于Zigbee無線通訊技術的無線溫度變送器。為了解決上述技術問題，本技術所提供的一種基于Zigbee無線通訊技術的 無線溫度變送器，其特征是，包括一信號采集板，由電源芯片、信號放大芯片、基準芯片、冷端芯片和模數轉換 芯片組成，其中熱電偶信號輸入端經信號放大芯片、模數轉換芯片連接SPI (Serial Peripheral Interface串行外圍設備接口)總線，基準芯片連接模數轉換芯片，冷端芯 片連接SPI總線，電源芯片連接電源輸入端并向所述其他所有芯片供電；所述信號 采集板用于完成讀取熱電偶信號、信號放大后進行模數轉換，并測量冷端溫度；一主電路板，包括帶微處理器的射頻芯片(CC2430)，所述射頻芯片的輸入端 經SPI總線連接信號采集板的模數轉換芯片，所述射頻芯片的輸出端經射頻輸入/輸 出電路連接天線，所述射頻芯片的電源端連接信號采集板的電源芯片，所述射頻芯 片的時鐘信號由其所連接的晶振信號單元提供；所述射頻芯片通過SPI總線讀取熱 電偶數字信號和冷端溫度信號，經過補償運算后，將測量的溫度值通過射頻輸入/輸出電路，經天線將信號發射出去；并接收基站的信號，完成與基站間的數據通訊工作。熱電偶通過熱電偶信號輸入端與信號采集板相連接；熱電偶信號送給信號采集 板，再由SPI總線將數據將數據送至主電路板，經主電路板發送和接收。 進一步的，為了調試的需要，所述主電路板設有JTAG接口。 利用本技術提供的基于Zigbee無線通訊技術的無線溫度變送器，由于采用 問世僅有3年多的IEEE 802.15.4/ZigBee無線傳輸技術，才真正具備低成本、 低功耗、高可靠性、組網方便簡捷的綜合優勢，是受到普遍重視的無線通訊技術。 因此，開發無線溫度變送器時采用ZigBee無線通訊技術。因此，本技術的有 益效果是具有傳統溫度變送器的優點，不存在布線問題，而且功耗低，數據通訊安 全可靠，具有良好的開放性。附圖說明圖1為本技術實施例無線溫度變送器的結構框圖；圖2為本技術實施例主電路板的原理框圖；圖3為本技術實施例信號采集板的原理框圖；圖4為本技術實施例啟動程序框圖；圖5為本技術實施例査表法處理數據的程序框圖；圖6為本技術實施例通信流程的程序框圖。具體實施方式以下結合附圖說明對本技術的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不 用于限制本技術，凡是采用本技術的相似結構及其相似變化，均應列入本 技術的保護范圍。由圖1-圖3所示， 一種基于Zigbee無線通訊技術的無線溫度變送器，其特征 是包括一信號采集板，如圖3所示，由電源芯片、信號放大芯片、基準芯片、冷端芯 片和模數轉換芯片組成，其中熱電偶信號輸入端經信號放大芯片、模數轉換芯片連 接SPI總線，基準芯片連接模數轉換芯片，冷端芯片連接SPI總線，電源芯片連接 電源輸入端并向所述其他所有芯片供電；所述信號采集板用于完成讀取熱電偶信號、 信號放大后進行模數轉換，并測量冷端溫度；一主電路板，如圖2所示，用于實現熱電偶測量溫度冷端補償計算、程序下載、 通訊等，包括帶微處理器的射頻芯片(CC2430芯片)，CC2430芯片的輸入端經SPI 總線連接信號釆集板的模數轉換芯片，CC2430芯片的輸出端經射頻輸入/輸出電路 連接天線，CC2430芯片的電源端連接信號采集板的電源芯片的3.3V電源，CC2430 芯片的時鐘信號由其所連接的晶振信號單元提供；CC2430芯片通過SPI總線讀取熱 電偶數字信號和冷端溫度信號，經過補償運算后，將測量的溫度值通過射頻輸入/輸 出電路，經天線將信號發射出去。并接收基站的信號，完成與基站間的數據通訊工作；熱電偶通過熱電偶信號輸入端與信號采集板相連接；熱電偶信號送給信號采集板，再由SPI總線將數據將數據送至主電路板，經主電路板發送和接收。為了調試 的需要，因此增加了JTAG接口。CC2430芯片的編寫軟件，下載軟件ZigBee協議棧中，將用戶自行開發的應用作為一個任務添加在任務列表中， MCU啟動后，完成一系列初始化工作，就等待任務的處理。程序框圖如圖4所示 系統上電；關閉中斷；初始化內存；初始化硬件端口；初始化系統；確定擴展地址； 初始化MAC層；初始化操作系統；允許中斷；硬件初始化結束；顯示設備信息； 系統啟動等待任務；系統不同的任務有不同的優先級別。對于無線溫度變送器而言，只有溫度測量計算功能這一個用戶定義和添加的任 務，其余都是協議棧為了完成ZigBee網絡層、MAC層等功能而自帶的任務。1) 溫度測量計算本無線溫度變送器使用查表法處理數據，方法是根據熱電偶毫伏信號與溫度值 對應表在程序中建立一個一維的AD轉換代碼值16位與溫度值對應數組，通過對數 組單元的操作完成數據處理。其查表法處理數據的程序框圖如圖5所示開始，讀 取冷端芯片得到冷端代碼；讀取放大芯片得到熱電偶代碼；判斷是否斷偶？是則無 線發送斷偶信號，返回至開始；否則求冷端溫度值；査熱電偶求相應代碼；求絕對 溫度代碼值；查表求出絕對溫度值；無線發送溫度值，返回至開始。2) 與基站/讀表器間通訊設計ZigBee通信技術提供了從物理層至網絡層的解決方案，因此用戶編程時，只需 考慮應用，對于幀的構建等具體過程等都不必考慮，由ZigBee協議棧完成。這樣簡 化了應用開發的精力投入。無線溫度變送器與抄表器間的通信流程框圖如圖6所示 接收到MSG;事件觸發；接收數具緩沖區；將數組解包；命令解析；執行相應動作；發送MSG至基站/手持式通訊器；取無線溫度變送器相關數據；組建ZigBee數據包； 發包至基站/手持式通訊器。 本技術的工作過程該無線溫度變送器上電后，首先尋找加入ZigBee網絡。當測量到熱電偶信號， 從進行放大和比較后，將電壓模擬量信號轉換為數字信號，通過SPI總線送至CC2430 芯片，CC2430芯片計算出對應的溫度值，放入寄存器內。基站通過ZigBee網絡尋 找到該無線溫度變送器，并讀取寄存器內的溫度值。權利要求1、一種基于Zigbee無線通訊技術的無線溫度變送器，其特征是，包括一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于Ｚｉｇｂｅｅ無線通訊技術的無線溫度變送器，其特征是，包括：　　　　一信號采集板，由電源芯片、信號放大芯片、基準芯片、冷端芯片和模數轉換芯片組成，其中熱電偶信號輸入端經信號放大芯片、模數轉換芯片連接ＳＰＩ總線，基準芯片連接模數轉換芯片，冷端芯片連接ＳＰＩ總線，電源芯片連接電源輸入端并向所述其他所有芯片供電；所述信號采集板用于完成讀取熱電偶信號、信號放大后進行模數轉換，并測量冷端溫度；　　　　一主電路板，用于讀取熱電偶數字信號和冷端溫度信號，經過補償運算后，將測量的溫度數據傳輸至基站；包括帶微處理器的射頻芯片，所述射頻芯片的輸入端經ＳＰＩ總線連接信號采集板的模數轉換芯片，所述射頻芯片的輸出端經射頻輸入／輸出電路連接天線，所述射頻芯片的電源端連接信號采集板的電源芯片，所述射頻芯片的時鐘信號由其所連接的晶振信號單元提供。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭瑜，涂煊，黃冠宇，鄭麗國，王凱，
申請(專利權)人：上海工業自動化儀表研究所，
類型：實用新型
國別省市：31[中國|上海]