TDK5110与TlDA5220的无线温度采集系统

其中ω1为发射"1"时晶振振荡角频率。

计算得到

从中可以看出，在Cv1不变情况下，增大Cv2的取值可以减小表示"1"的发送信号频率；在Cv2不变的情况下，增大Cv1也可以减小发射频率。

本设计采用FSK调制模式，其时序图如图3所示，根据此时序图，发射端单片机选择Atmel公司的AT89C52，用单片机的控制口PO．1、P0．2分别作为发射芯片的FSKDTA和ASKDTA进行数据的调制控制。根据前面计算，设计发射芯片部分电路如图4所示。

2．2 接收芯片

与TDK5110相对应的接收芯片为TDA5220，TDA5220是低功耗的单片FSK／ASK超外差接收芯片，工作在ISM的810～870 MHz以及400～440 MHz频段。接收端选择与发射端相同的FSK数据调制方式，此时电流的消耗为5．9 mA，接收灵敏度为100 dBm，在低功耗模式下电流消耗为50 nA。接收天线选择鞭状天线，其长度为λ／4(λ为其接收信号的波长)，接收信号的频率为434MHz，故天线长度大约为17．3 cm，此天线接收信号很灵敏。信号通过天线接收到以后，通过1个LC滤波器进入LNA(低噪声放大器)，把微弱的信号放大。由于LNA本身具有噪声，故需要通过第2个LC滤波网络进行滤波，然后进入混频器，与晶振通过锁相环倍频的信号进行混频。混频后的信号通过中频滤波器(IF filter)进入限幅器，再经过数字滤波器、数据限制器送入单片机作进一步的解码处理。

在接收端晶振电路的设计需要考虑以下因素：晶振频率的大小依据fQ=(fRF-10．7 MHz)／r计算，其中，fQU为晶振的频率，fRF为接收到的信号频率，r为锁相环的倍频系数，10．7 MHz为中频滤波器的中心频率。根据发射信号的频率为434 MHz的实际情况，本例中，fRF=434 MHz，r=32，故晶振频率fQ=(434 MHz-10．7 MHz)／32=13．234MHz。晶振的负载电容为C1，所需要的电容C3的计算公式为Cs=1／(1／C1+2πfx L)。例如，晶振频率为13．4 MHz时，C1=12 pF，XL=1010 Ω，Cs=5．94 pF，所以通过两个电容串联而成。两个电容的电容值不一样，这有利于晶振的起振。实际应用中两电容分别选择为22 pF和8．2 pF。

接收端的单片机同样选择Atreel公司的AT89C52。接收芯片的外围接口电路如图5所示。

接收端要同时接收来自不同温度传感器的数据信息，要区分数据信息来自于哪个DSl8B20传感器，就需要给DSl8B20传感器编上序号。  Dallas公司的温度传感器芯片DSl8B20就为每一个传感器编了惟一的序号，在提取每一个传感器的相关信息时首先读取该传感器的序号，据此就可以确定传感器的位置。

3 软件设计与调试

系统启动后，通过发射模块内的单片机读取温度传感器芯片Dsl8B20所测量到的温度值。温度传感器芯片与单片机之间的数据传输主要通过单总线协议完成，这样为连接多个温度传感器提供了有利条件。单片机在接收到数据后通过SPI总线协议方式发送给发射模块TDK51lO，发射模块TDK5110把温度信息和温度传感器的序号发送出去。接收端上电开始工作，通过接收发射端传输过来的相关温度数据信息，接收芯片通过SPI总线协议将数据暂存在单片机AT89C52中，单片机通过RS232总线方式将数据传送到计算机上，实时地监测工作场内的温度变化情况。当温度低于某个设定的阈值时，通过警报方式提醒工作人员的注意，以便采取相应的措施。该系统中，无线数据传输问题是整个系统的关键部分，本设计在实验室条件下已经取得了预期的效果。由于实际的环境条件远比实验室复杂，所以要在实际的生产中使用，还需要更多实验以及现场调试，并在此基础上作一些调整与改进。

结语

本文提出了一种基于发射模块TDK5110以及无线接收模块TDA5220设计的无线温度监控系统，具体讨论了各模块的参数设计。该系统与PC机相连实现数据的存储、处理等，还可以连接调温装置实现温度的实时控制等。该系统装置具有结构简单、体积小、抗干扰性强、性能稳定等特点，可应用于各种恶劣的测温环境中。