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一種基于nRF9E5的無線監(jiān)測(cè)局域網(wǎng)的系統(tǒng)
摘要：給出了用無線收發(fā)模塊nRF9E5設(shè)計(jì)的局域網(wǎng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有毒氣體濃度進(jìn)行無線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。闡述了該系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方法。文章通過構(gòu)建合理的通訊協(xié)議，有效地解決；了節(jié)點(diǎn)間的通訊尋址問題，保證了通訊的可靠性。關(guān)鍵詞：nRF9E5；無線局域網(wǎng)絡(luò)；通訊協(xié)議；無線監(jiān)測(cè)
當(dāng)今，無線技術(shù)正快速應(yīng)用于許多產(chǎn)品之中，與有線技術(shù)相比，無線技術(shù)主要具有成本低、攜帶方便、省去布線煩惱等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線RS485/232數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。本文給出了一種用于監(jiān)測(cè)有毒氣體的無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案。
1 系統(tǒng)的功能及組成
在石華工業(yè)中，為了有效監(jiān)測(cè)空氣中H 2S、CL 2等有毒氣體的濃度，把隱患消滅于萌芽狀態(tài)，通常需要設(shè)計(jì)許多無線網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)。圖1所示就是一種多任務(wù)無線通訊局域網(wǎng)示意圖。該系統(tǒng)是由一臺(tái)中央監(jiān)控設(shè)備CMS（center monitering system）和多臺(tái)遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)RTN（remote terminal nodes）組成的多任務(wù)無線通信網(wǎng)絡(luò)。其中的中央監(jiān)控設(shè)備CMS主要由無線收發(fā)模塊Nrf9e5、報(bào)警裝置和上位機(jī)組成，能夠接收遠(yuǎn)程各節(jié)點(diǎn)信息，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況，并能根據(jù)上位機(jī)要求發(fā)送命令字到指定節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)RTN主要由有毒氣體傳感部分和無線接收模塊Nrf9e5組成，能夠采樣并發(fā)送數(shù)據(jù)到CMS，接收并執(zhí)行CMS發(fā)送來的指令，并且可作為中轉(zhuǎn)站間接傳輸數(shù)據(jù)。
在CMS工作信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)和CMS直接通訊，如圖中RTN100、RTN200和CMS之間可以直接通訊。在CMS工作信號(hào)覆蓋范圍外，各遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)其上級(jí)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)和CMS間接通訊，如圖中RTN121、RTN122依次通過RTN120、RTN100和CMS來進(jìn)行間接通訊。采用這種方法，可將系統(tǒng)擴(kuò)展成一個(gè)非常大的無線居域網(wǎng)絡(luò)。
2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 硬件電路連接
中央監(jiān)控設(shè)備（CMS）電路主要包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、接收模塊nRF9E5及報(bào)菟裝置，具體電路如圖2所示。圖中，把nRF9E5的P0.1、P0.2口配置成SCI模式，外接MAX232轉(zhuǎn)換電路，和上位機(jī)進(jìn)行串行通訊；P0.3配置成普通端口，外接報(bào)警裝置。
該系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)（RTN）電路主要由射頻模塊nRF9E5和氣體變送器GT-130/H2S-1組成。ADC模塊選用內(nèi)部參考電壓，氣體傳感裝置能夠輸出4~20mA電流，經(jīng)75Ω電阻轉(zhuǎn)換為0.3~1.5V電壓信號(hào)，來作為ADC模擬量輸入信號(hào)。電路連接和圖2基本相似，區(qū)別是斷開圖2中的P0.1-P0.3端口，將變送器輸出端和nRF9E5的AIN0引腳相連接。
2．2 無線收發(fā)模塊nRF9E5
nRF9E5是挪威Nordic公司的產(chǎn)品。該芯片采用+3VDC供電，面積為5mm×5mm，共有32個(gè)外部引腳，包括UART和SPI等功能。內(nèi)部集成了nRF9E5射頻模塊、8051微控制器及A/D轉(zhuǎn)換模塊，具有433/868/915MHz三波段載波頻率。采用GFSK調(diào)制，抗擾能力強(qiáng)；支持多點(diǎn)通
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