一種基于nRF9E5的無線監測局域網的系統

摘要：給出了用無線收發模塊nRF9E5設計的局域網系統，以實現對有毒氣體濃度進行無線監測的系統設計方案。闡述了該系統硬件和軟件的設計方法。文章通過構建合理的通訊協議，有效地解決；了節點間的通訊尋址問題，保證了通訊的可靠性。

    關鍵詞：nRF9E5；無線局域網絡；通訊協議；無線監測

當今，無線技術正快速應用于許多產品之中，與有線技術相比，無線技術主要具有成本低、攜帶方便、省去布線煩惱等優點。特別適用于工業數據采集系統、無線遙控系統、小型無線網絡、無線RS485/232數據通信系統等。本文給出了一種用于監測有毒氣體的無線局域網絡系統方案設計方案。

1 系統的功能及組成

在石華工業中，為了有效監測空氣中H 2S、CL 2等有毒氣體的濃度，把隱患消滅于萌芽狀態，通常需要設計許多無線網絡檢測系統。圖1所示就是一種多任務無線通訊局域網示意圖。該系統是由一臺中央監控設備CMS（center monitering system）和多臺遠程終端節點RTN（remote terminal nodes）組成的多任務無線通信網絡。其中的中央監控設備CMS主要由無線收發模塊Nrf9e5、報警裝置和上位機組成，能夠接收遠程各節點信息，監控節點運行情況，并能根據上位機要求發送命令字到指定節點。各節點RTN主要由有毒氣體傳感部分和無線接收模塊Nrf9e5組成，能夠采樣并發送數據到CMS，接收并執行CMS發送來的指令，并且可作為中轉站間接傳輸數據。

在CMS工作信號覆蓋范圍內，各節點和CMS直接通訊，如圖中RTN100、RTN200和CMS之間可以直接通訊。在CMS工作信號覆蓋范圍外，各遠程終端節點其上級相應節點和CMS間接通訊，如圖中RTN121、RTN122依次通過RTN120、RTN100和CMS來進行間接通訊。采用這種方法，可將系統擴展成一個非常大的無線居域網絡。

2 硬件設計

2．1 硬件電路連接

中央監控設備（CMS）電路主要包括監控計算機、接收模塊nRF9E5及報菟裝置，具體電路如圖2所示。圖中，把nRF9E5的P0.1、P0.2口配置成SCI模式，外接MAX232轉換電路，和上位機進行串行通訊；P0.3配置成普通端口，外接報警裝置。

該系統中的遠程終端節點（RTN）電路主要由射頻模塊nRF9E5和氣體變送器GT-130/H2S-1組成。ADC模塊選用內部參考電壓，氣體傳感裝置能夠輸出4~20mA電流，經75Ω電阻轉換為0.3~1.5V電壓信號，來作為ADC模擬量輸入信號。電路連接和圖2基本相似，區別是斷開圖2中的P0.1-P0.3端口，將變送器輸出端和nRF9E5的AIN0引腳相連接。

2．2 無線收發模塊nRF9E5

nRF9E5是挪威Nordic公司的產品。該芯片采用+3VDC供電，面積為5mm×5mm，共有32個外部引腳，包括UART和SPI等功能。內部集成了nRF9E5射頻模塊、8051微控制器及A/D轉換模塊，具有433/868/915MHz三波段載波頻率。采用GFSK調制，抗擾能力強；支持多點通

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