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为无线射频芯片。主控模块通过SPI总线通信接口拖带无线射频通信模块,可以实现对无线通信模块的寄存器的读写,从而完成对模块通信参数的配置,进一步控制模块对无线数据的收发。
3软件设计
软件设计部分包含温度数据的采集、处理,无线数据收发和Modbus通信协议几个部分。
31数据采集与处理
红外温度传感器采集温度数据传输时序如下图所示,START位定义为当SCL为高时,SDA线为从高到低的转换。STOP位定义为当SCL为高时,SDA为从低到高的转换。每个字节包括8位,在总线上传送的每个字节必须跟随一个确认位,和确认关联时钟脉冲是由主控器产生的。读取数据是以字节为单位进行的。每次发送一个字节,然后就判断对方是否有应答,如果有应答,就接着发送下一个字节;如果没有应答,多次重发该字节,直到有应答,就接着发送下一个字节,如果多次重发后,仍然没有应答,就结束。接收数据时,每次接收一个字节,然后向对方发送一个应答信号,然后就可以继续接收下一个字节。
本文中设计的无线红外温度传感器上电初始化后,等待上位机通过集中器无线模块发送的数据采集命令,再对数据进行采集,并将采集到的数据按照Modbus协议处理后,通过无线模块传输到集中器中。
32Modbus通信协议
Modbus通信协议是一种工业现场通用协议,主要规定了应用层报文传输的格式,使得不同生产厂商的设备可以连成网络,集中监控。Modbus协议可分为在TCPIP上的实现与串行链路上的实现,即ModbusTCP和ModbusRTU。传感器内部实现的是ModbusRTU协议。Modbus协议使用的是客户机服务器(CS)的通信模式,主站向从站发送请求的模式有两种:单播和广播,本文实现的是单播的模式。
Modbus通用帧即ADU应用数据单元分为附加地址、功能码、数据和差错校验4个部分,其中功能码和数据部分为PDU协议数据单元。传感器接收到上层rtu帧命令后,首先进行从站地址和差错校验码的判断,若不正确直接丢弃命令帧,若正确则进行rtu帧解包获取命令并进行温度采集,数据采集后进行rtu帧封包,最终通过无线模块与上层设备进行数据通信。
f4测试结果
在排除433MHz频段其他设备干扰的情况下,对无线红外温度传感器进行射频性能的测试,每次发送1000个数据包,保证丢包率为0的情况下,有效直线传输距离为120米,穿透性为两层楼。
无线红外温度传感器精度的测试,在相同环境中,使用市场上购买的手持红外温度仪与本文中设计的传感器进行温度监测数据的对比,温度值的误差保持在±05°C以内。
5结束语
本文中设计r
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