Современная электроника №8/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2020 Применение интерфейса 1-Wire в радиоканале 433 МГц на модуле HC11 Рис. 1. Структурная схема радиосвязи с использованием интерфейса 1-Wire В статье приведены описание схемы, конструкции и программы для измерения температуры по радиоканалу 433 МГц на модуле HC11 цифровыми датчиками DS1820 с интерфейсом 1-Wire. Основное отличие устройства от существующих прототипов [1] заключается в использовании PIC-микроконтроллера 12F675. Микроконтроллер позволяет уменьшить полосу передачи, повысить дальность связи, использовать автономные источники питания и создавать автономные системы сбора данных и управления. Андрей Шабронов (shabronov@ngs.ru ) Введение Предлагаемая система измерения разработана для конкретной сельско- хозяйственной задачи – термометрии напольного хранения зерна, однако разработка может быть использована и в других отраслях. Конструкция изме- рителя реализована в виде термоштан- ги ручного контроля [2]. Центр измерения (ЦИ) состоит из модуля приёмо-передатчика HC11 [3] и модуля USB-UART, подключённого к компьютеру агронома через USB-разъём. Управление осуществляет программа компьютера через виртуальный СОМ- порт. Питание обеспечивает USB-порт компьютера. Узел измерения (УИ) состоит из моду- ля HC11, который подключён к микро- контроллеру (МК) типа 12F675. Все операции выполняет программа МК: обрабатывает входной код, контро- лирует напряжение батарей, следит за кнопкой запуска теста, запрашивает и получает температурные данные по шине 1-Wire. Схема организации ради- освязи с использованием интерфейса 1-Wire представлена на рисунке 1. Для УИ назначается индивидуаль- ный 16-разрядный номер, что позволя- ет обращаться к 65 535 (0xFFFF) узлам. Все датчики DS1820 имеют индивиду- альный номер, что также позволяет назначать и определять их конкрет- ное место в измерении. Для систе- мы связи выделяется частота работы. УИ и ЦИ работают на одной выбранной частоте в разрешённом нелицензиру- емом диапазоне частот 433–443 МГц. Канал может быть установлен со сдви- гом 400 кГц в разрешённом диапазоне в случае загруженности или работы дру- гих систем беспроводной связи. Принципиальная схема ЦИ Принципиальная схема системы радиосвязи в ЦИ представлена на рисунке 2. В связи с тем что произво- дитель рекомендует для уменьшения потребляемого тока использовать диод в цепи питания, в переходной печатной плате установлен D1 1n5817. На рисунке 3 показана фотография исходных компонентов конструкции, выполненной на штыревых разъёмах и переходной печатной плате. Это позво- ляет в случае необходимости быстро проводить диагностику и ремонт систе- мы радиосвязи. В угловые штыревые разъёмы уста- новлены модули USB-UART и HC11. В качестве антенны использован мон- тажный соединительный провод дли- ной 220 мм с разъёмами. Вся кон- струкция после пайки соединений устанавливается в кабель-канал раз- мером 25 × 18 × 300 мм и закрепляет- ся с помощью клеевого пистолета. На рисунке 4 показана фотография собранной схемы ЦИ в кабель-кана- ле. Слева расположен разъём micro- USB. Для схемы ЦИ обязательно тре- буется USB-UART c выводом DTR. Этот вывод используется для управ- ления настройками модуля HC11, т.е. выбирается частотный канал и режим тестирования. Принципиальная схема УИ Принципиальная схема узла изме- рения представлена на рисунке 5. Схе- ма УИ состоит из стабилизатора Q1 (LP2950), который преобразует вход- ное напряжение 6–8 В от батарей в напряжение питания 5 В. Подключение выполняется через диод D1, защищаю- щий от подачи питания неправильной полярности. Резисторы R1, R3 образуют дели- тель, напряжение с которого посту- пает на вход U1 (12F675) GP2 (вывод 5), при этом контролируемое напря- жение составляет 3–4 В. Этот же вход замыкается через кнопку S1 и светодиод D3 на 0 В. При замыка- нии кнопки напряжение на входе GP2 (вывод 5) уменьшается до 1,9– 2 В, что фиксируется программой и инициализирует тест передатчика. В этот момент светодиод D3 начинает светиться и сигнализировать о работе батареи. При выполнении теста пере- датчика второй сигнальный светоди- од D4 начинает периодически мигать и тем самым сообщает об исправной работе программы микроконтроллера. Нажатие кнопки запуска теста посыла- ет в радиоканал номер данного УИ, что позволяет проверить и работу модуля HC11, приняв сигнал с заданным номе- ром на ЦИ.