1 引 言
现在，大多选用的是有线多点温度收集体系，通过设备温度节点来完成对室表里温度监控。这种传统的多点收集体系需求用导线与每个温度收集节点衔接，其技能老练，制造本钱相对较低。可是，在许多场合需求将传感器节点直接放置在方针地址进行现场的数据收集，这就要求传感器节点具有无线通讯的才干。一起，因为无线传感器一般运用电池作为动力，所以，它对能耗要求十分高。
针对这些问题，本文提出一个无线传感器规划方案，来完成主机端与传感器节点之间的通讯，而且通过选用低功耗的芯片和对软件的低功耗规划完成了低功耗的方针。本文规划主要是根据433 MHz ISM频段，无需请求就能够运用。该规划方案有许多显着的长处：传输速度快、间隔远、数据安稳；选用低功耗方法，延伸电池运用时刻；能确保任何时候数据不丢掉，进步体系的健旺度。
2 体系硬件规划
所规划的无线温度传感器主要由以下几部分组成：温度丈量、发射部分、接纳部分、LCD显现部分以及操控部分。体系结构图如图1所示。
2.1 温度丈量电路
在温度丈量电路中选用Dallas公司出产的1-Wire总线数字温度传感器DS18B20。温度丈量电路如图2所示。
DS18B20是3引脚TO-92小体积封装方法；温度丈量规模为-55～125℃，可编程为9-12位A／D转化精度，测温分辨率可达0.062 5℃，被测温度以带符号扩展的16位数字方法串行输出。
DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非蒸发的温度报警触发器TH和 TL及装备寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它能够看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就能够完成一根总线上挂接多个DS181E0的意图。
DS18B20中的温度传感器完成对温度的丈量，用16位符号扩展的二进制补码方法供给，以0.062 5℃／LSB方法表达。例如+25.062 5℃的数字输出为0191H，-25.062 5℃的数字输出为FF6FH。
高低温报警触发器TH和TL、装备寄存器均由一个字节的E2PROM组成，运用一个存储器功用指令可对TH，TL或装备寄存器写入。其间装备寄存器的格局如下：
R1和R0决议温度转化的精度位数：R1R0=“00”，9位精度，最大转化时刻为93.75 ms；R1R0=“01”，10位精度，最大转化时刻为187.5 ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转化时刻为375 ms；R1R0；“11”，12位精度，最大转化时刻为750 ms；未编程时默以为12位精度。规划取R1R0=“11”。
2.2 无线收发电路
2.2.1 IA4421与单片机的接口
IA4421支撑SPI通讯协议，本规划挑选了美国ATMEL公司出品的高性能单片机ATmega324p，其内置增强型SPI接口，而且有32 kB的FLASH，能够满意在体系中的LCD上显现中文字符。IA4421与单片机的接口电路示意图如图3所示。
ATmega324p内置的增强型串行外设接口SPI供给拜访一个全双工同步串行总线的才干。SPI所运用的4个信号为MOSI，MISO，SCK和 SS。MOSI用于从主器材到从器材的串行数据传输；MISO用于从器材到主器材的串行数据传输；SCK用于同步主器材和从器材之间在MOSI和MISO 线上的串行数据传输。
2.2.2 无线发送时序
IA4421的发送方法为发送寄存器缓冲数据传输方法，由装备设置指令的第7位el来使能，图1能够看出，IA4421共有2个8位的数据寄存器，发送的数据首要被锁存到其间一个数据寄存器中，当电源办理指令的第5位et被置1，则发送器开端以设置的码率从第一个寄存器向外发送数据。
每次发送数据有必要以0xAA作为发送数据的前导码，不然外部接纳设备无法接纳数据。若是选用同步方法，则要用0x2DD4作为同步方法的标志码，然后才干开端传输数据。引脚nIRQ能够用来检测寄存器是否预备好从微处理器接纳下一个字节来发送，若是引脚nIRQ变为低电平，则表明寄存器预备好了。
2.2.3 无线接纳时序
IA4421的接纳方法有两种：一种是一向接纳；另一种是FIFO方法。前一种方法并不引荐，会引起较高的误码率。本规划选用后一种方法。在相应的操控字都设置好之后，数据已进入缓冲器中，若引脚nIRQ变成低电平，则表明IA4421预备好接纳数据，这时发送FIFO读指令字，开端接纳。
2.3 外围天线规划
IA4421的支撑天线直接驱动，规划适当简略便利而且通讯间隔长。一个50 Ω的外接螺旋天线和对应的差分电路就能够完成数据的发送和接纳。本体系规划的天线是用1.17 cm的单芯铜导线完成，导线的直径是0.6 mm，用螺丝刀的金属棒饶制7圈成螺旋状。通过试验，实践有用的通讯间隔能到达200 m左右，满意了体系需求。
