一种新型无线传感器遥测系统设计

　　1引言

　　近年来，随着无线通信技术的成熟，无线传感器遥测系统呈现出其巨大的优越性。遥测系统在于实现远距离的温度等参数测量，以解决被测地点与仪表室或控制室距离较远，或被测参数地点有害人身安全的问题[1-2]。例如，在大型水坝的应力测量、炼铁高炉炉壁的温度测量、大型自动化生产设备的参数测量及核反应区有关参数测量等领域需要进行参数遥测。

　　远距离信息传输的方式很多，如射频、红外线等无线传输及电缆、光纤有线传输等。采用电缆作信息传输是最简单的方式，但信息在传输过程中有较大的损耗，抗干扰性能差，重量大;采用光纤传输成本太高，不易维护;采用红外线传输时，则受气候影响较大，而且距离较远时，需要较大的发射功率[3]。本系统利用基于射频芯片CC2420和单片机AT89S53为核心的无线传感器硬件节点设计了一种简单、数据传输精度高、抗干扰能力强的新型遥测系统，本系统主要用于有强电场、强磁场干扰且不便于近距离测量的场合。本文以遥测温度为例来说明设计思想。

　　2 系统总体方案

　　系统主要有四部分组成：数据采集部分;数据处理部分;无线通信部分;接收显示部分。其中数据采集部分由传感器、信号调整电路、光电隔离及A/D转换组成。接收显示电路部分由解码器、七段码译码器、十进制计数器、驱动器、数码显示电路等组成。发送电路中采用了编码器，在接收电路中相应增加了解码器，从而有效控制了由无线信道噪声或干扰造成的差错，同时也扩展了射频电路发送数据的容量。系统设计所选用的器件都具有较强的抗干扰能力，能够适用于有强电场、强磁场干扰的工业场合。

　　本系统是一种通用的遥测系统,只要变换不同的传感器，并调整调理电路结构及参数，修改计算处理软件程序,就可以达到遥测各种测量参数的目的[4]。本设计中，选用的无线通信芯片是CC2420，单片机是AT89S53。系统总体方案流程图如图1所示。

　　图1 系统总体方案流程图

　　3系统软硬件设计

　　3.1 硬件设计

　　3.1.1数据采集单元设计

　　本系统选用HD01系列温度变送器。它是一种将温度传感器(热电阻和热电隅信号)，经全隔离放大转换成标准的直流信号，从而实现对被测信号精确测量的仪器。该变送器输入、输出、电源三方全隔离隔离，抗干扰能力强，且输入、输出选择范围宽，对应温度范围-200～1600℃内各量程，准确度高，电源可选择，导轨安装便于检测与维护。

　　温度变送器可对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理(如滤波、放大等)、数据显示、自动校正和自动补偿等。它能把传感器检测的电信号变成4～20mA的直流信号。信号调整电路负责把温度传感器的4～20mA的标准电流信号转换为电压信号，最简单的方法是在输出端串联一个电阻，但这样的电压零点信号不是0V，所以一般采用I/V转换器，本系统采用了RCV420变换器。