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基于LabVIEW的空气质量无线监测 LabVIEW 数据采集卡 nRF905 无线传输1引言 人们生活水平得到不断提高，科技得到了不断发展，但是环境中的空气质量越来越差，影响到人们日常生活的方方面面，为提倡和谐发展的今天，环境空气质量需实现实时的监控。目前空气质量污染指数是衡量人们生活水平状况的一项重要指标，越来越受到人们的重视。全世界各大中小城市都建造了自己的空气质量监测站，空气质量监测技术的发展经历了手工采样实验室分析，电化学自动监测，光电化学自动监测，现在已经发展到差分光谱法（DOAS）自动监测，激光雷达自动检测和遥感遥测，技术与方法已经十分先进。但得到气体浓度数据的方法仍有待发展，显然原始的手工采样得到的数据缓慢，用有线连接传输数据，布线繁杂，占用空间，浪费资金。利用nRF905无线传输，很容易的解决以上问题。通过对环境空气质量数据的采集，建立起为环境空气质量监控系统管理运营与决策提供服务的环境空气质量自动监测平台，全面实现环境空气质量管理业务的信息化和自动化。作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统，虚拟仪器——LabVIEW具有功能强、测试精度高、测试速度快、自动化程度高、人机界面优异、灵活性强等优点。 整个系统由无线传输模块nRF905、数据采集卡、计算机串口连接和LabVIEW软件四个部分组成。无线传输模块接收的电压信号，从而得到空气气量的浓度值，送回计算机处理。由于计算机是以二进制存储和处理数据，数据采集卡采集元件上的模拟电压信号，经过A/D转换得到离散时间序列信号，送入计算机以便处理。计算机是虚拟仪器的载体，对测量数据进行分析，运算，存储和显示。LabVIEW软件是整个系统的关键和核心，所有的功能是通过G语言编程来实现的，它提供了VI集成开发环境，用户在前面板可以方便得到污染气体浓度值，并对高浓度进行报警等工作。 系统流程：空气中污染气体，通过气体传感器，传感器把物理信号转化为有效电压信号，再通过nRF905无线传输模块，传输到室内接收模块，连接数据采集卡以及计算机串口连接，通过LabVIEW软件前面板显示实时浓度，最高浓度和波形。本文主要研究无线传输模块到LabVIEW软件前面板显示这段工作。 4 无线传输芯片nRF905 4.1 nRF905介绍 nRF905基本属性： 工作频段433/868/915MHz? 信道数170? 功能发射/接收?稳频方式PLL? 调制方式FSK/GMSK? 最大输出功率+10dBm? 灵敏度-100dBm? 最大工作速率76.8Kbit/s? 工作电压2.7～3.3V? 可选择天线形式：A水平方向，B垂直方向nRF905引脚如图4-。 学习nRF905程序开发指导，开发发送和接收程序。程序主要用51单片机开发环境，利用C语言开发程序。程序开发的难点主要是nRF905的参数设置，及输入端输入数据的设置。nRF905工作模式由TRX_CE、TX_CE、PWR_UP的设置来定，如表2。 表2 nRF905工作模式参数表 PWR_UP TRX_CE TX_CE 工作模式 0 X X 掉电和SPI编辑 1 0 X Standby和SPI编辑 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX 由于要用多通道传输数据，nRF905寄存器载波频段和工作频段的参数设置要不同。本文设置两个不同的频段进行有效传输，一个工作在433 MHz频段，一个工作在868.2 MHz 频段。 nrf905_table[10]={0x4c,0x0c,0x44,0x01,0x01,0xcc,0xcc,0xcc,0xcc,0x58}工作在433 MHz频段。nrf905_table[10]={0xb3,0x0e,0x44,0x01,0x01,0xcc,0xcc,0xcc,0xcc,0x58}工作在868.2 MHz频段。 nRF905寄存器参数设置如下图4-3： 开发程序时，有7大模块：nRF905寄存器参数配置，nRF905端口使能设置，SPI写操作，SPI读操作，SPI接口向nRF905配置寄存器写入信息，nRF905接收数据，设置接收或发送模式。 SPI写操作（图4-4）：首先MOSI 线准备好需要发送的数据位，当SCK 置高（SCK=1），器件读取 MOSI 线上的数据SCK 置低(SCK=0)，准备发送数据的下一位循环发送的次数与发送数据的位数有关。 SPI 读操作（图4-5）：首先MISO线准备好需要发送的数据位，当SCK置高（SCK=1），主机读取MISO线上的数据，当SCK置低(SCK=0)准备接收数据的下一位循环发送的次数与发送数据的位数有关。 主机通过SPI 接口向nRF905配置寄存器写入信息（图4-6）