基于nRF9E5的无线体温监测系统的研制

　　在临床监护和治疗中, 体温检测是医护人员每日必须检测的生理指标之一。目前临床所采用的水银体温计由于检测时间长,检测精度低,且难以同时对多个病人进行体温的自动化检测,已不能满足现代医院的需要。基于这一点我们设计出了无线体温监测系统,它采用电子测量和无线通信技术,可以圆满解决上述问题,同时能够有效减少医护人员的日常工作量。

　　1系统硬件设计

　　1.1 无线单片机 nRF9E5

　　nRF9E5 是挪威 Nordic VLSI 公司的产品, 是真正的系统级无线射频收发芯片。该芯片内嵌高性能 8051MCU,4 通道 12 位ADC。内置 nRF905 收发器, 包括所有 nRF905 芯片特性, 具有433/868/915MHz 三波段载波频率。采用 GFSK 调制,抗干扰能力强。支持多点通讯, 数据传输速率高达 100Kbps。可以工作在ShockburstTM模式下(自动处理前缀,地址和 CRC),能够最大程度的抑制噪声。工作电压范围为 1.9V-3.6V,面积为 5mm×5mm,共有 32 个外部引脚,包括 UART 和 SPI 等功能。

　　1.1.1 微控制器

　　nRF9E5 的片内微控制器与标准8051 兼容。指令时序与标准8051 稍有区别,典型区别是:nRF9E5 片内微控制器的指令周期为4 到20 个时钟周期,8051 为 12 到 48 个时钟周期。中断控制器支持 5 个扩展中断源:ADC 中断,SPI 中断,两个无线收发中断,一个唤醒中断。微控制器内有 3 个与 8052 相同的定时器,一个与 8051 相同的串行通讯端口 UART。CPU 备有两个数据指针,使得片外 RAM 存取数据变得更为方便。系统时钟频率由晶体振荡器提供。

　　1.1.2 SPI 接口

　　SPI 的接口引脚有 MISO (接收 EEPROM 的 SDO 送来的数据)、SCK (给 EEPROM 的 SCK 提供时钟信号)、MOSI (送数据到EEPROM 的 SDI)、EECSN(给 EEPROM 的 CSN 送使能信号)。SPI口的 MISO、SCK 和 MOSI 与 P1 口的低 3 位复用, 通过寄存器SPI_CTRL 控制位来控制功能间的切换。SPI 硬件不产生任何片选信号,可以用 GPIO 口来进行片选。通常,系统上电时,SPI 自动和片 25320 (EEPROM) 相连。当程序加载完成后,MISO(P1.2)、MOSI(P1.1)和 SCK(P1.O)可作 GPIO 使用。

　　1.1.3 无线收发器及其工作流程

　　nRF9E5 的无线收发部分与 nRF905 的射频收发功能是完全相同的,工作于 433/868/915MHz ISM 频段,由频率发生器、功率放大器、调制器和接收单元组成。输出功率、频道和其它射频参数可通过对射频配置寄存器编程进行控制。收发器通过片内MCU 的并行口或 SPI 口与微控制器通信, 数据准备就绪信号(DR),载波检测信号(CD)和地址匹配信号(AM)可以作为微控制器的中断信号。

　　典型的nRF9E5 发送流程如下:

　　(1) MCU 有要发送的数据时,通过 SPI 口将接收节点的地址和有效数据写入 nRF905。