常用的接觸式測溫傳感器有熱電偶、熱電阻、半導體石英晶體等，鉑熱電阻在0℃時的電阻值稱R （0℃）和100℃時的電阻值稱R （100℃）以及R （100℃）/R （0℃）叫做比值W100.監測節點溫度傳感器采用的是鉑電PT100,PT100的含義為（0℃）時的名義電阻值為100Ω，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨之變化而變化，且電阻與溫度的關系即分度特性完全和IEC標準等同，因此PT100主要用來測量-200~+600℃的溫度。鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關系，所以需要進行非線性校正[4].校正分為模擬電路校正和微處理器數字化校正，模擬校正有很多現成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數字化校正需要在微處理系統中使用，將鉑電阻的電阻值和溫度對應起來后存入EEPROM 中，根據電路中實測值以查表方式計算相應溫度值。常用的Pt電阻采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路；另一為恒流源式測溫電路。

系統中監測節點采用的是是第一種橋式電流測溫電路，其具有測量準確度高、測量范圍大、復現性和穩定性好等優點。

2.4 存儲器K9F5608

存儲器K9F5608 是三星公司生產的32MBytes容量的NAND Flash芯片，用來存儲臨時的軸溫數據，當通信中斷時可以把數據存在K9F5608中，待通信恢復正常后再將這些數據發送至監測臺。它具有8位數據/地址復用接口以及CLE、ALE、WP、R/B、CE等控制信號，硬件接口比較簡單，但讀寫時序相對較復雜，需要依次送入命令、地址、數據等。實際需要輸入24位的地址用來尋址，由于該芯片與控制器ATmega128L的接口是8位地址數據復用線，所以需要3個周期才能完成24位地址的輸入[5].存儲器K9F5608外圍電路如圖3所示。

圖3 K9F5608外圍電路

控制器ATmega128L的PA口完成對Flash數據﹑地址與命令的傳輸；用控制器的PG口來完成對Flash傳輸狀態的選擇，如CLE、ALE、R/B、CE等；用控制器的WE和RD信號來選擇FLASH是讀還是寫，在總線上傳輸的一般順序為：

命令->地址->命令/數據。

3 軟件設計

系統軟件包括監測節點軟件和監測臺軟件兩部分。為了確保正常通信，采用問答方式，即控制臺依次與每個監測節點建立通信，收到節點發來的數據后，再收取下一個節點的溫度數據信息，這樣就避免了阻塞的情況，確保數據的可靠性[6].

3.1 監測節點軟件

監測節點上電后，首先進行系統初始化，包括控制器各端口、寄存器和通信模塊nRF2401的配置等，之后進入接收控制臺指令狀態。當接收到指令時，立即讀取傳感器PT100的輸出值，經過查表處理得出當前軸溫信息，與節點ID打包正數據幀后發送到監測臺，并繼續進入到接收指令狀態。監測節點軟件流程如圖4所示。

3.2 數據格式

系統了制定了簡單的數據幀格式，如表1所示。

圖4 監測節點軟件流程

表1 監測節點數據幀結構

每個幀的幀頭都以‘start'’開始，占用5個字節；然后是占用3個節點的ID,可以認為是節點在網絡中的地址；再接下來就是占用6個字節的溫度值。當監測臺發送指令時，每個監測節點都收到數據，但只有指令中ID與節點ID匹配時才會將該數據返回給監測臺，如果不匹配則不做任何處理。

3.3 監測臺指令幀結構

監測臺與各監測節點通信的時候主要是通過發送指令完成的，指令幀結構如表2所示。

表2 監測臺數據幀結構

每個指令幀也是以“start”開始，占用5個字節；然后是需要提供溫度數據的節點ID,占用3個字節；再接下來是指令的有無效，占用1個字節；最后是以“end”的幀尾結束符，占用3個字節。

3.4 數據發送和接收

發送數據。首先將nRF24L01配置為工作在PTX 模式，接著把地址TX_ADDR和數據TX_PLD按照時序由SPI口寫入nRF24L01緩存區，置CE為高電平并保持至少10μs,拉低CE后發射數據，并立即進入接收模式等待應答信號。如果收到應答，則認為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從發送堆棧中清除；若未收到應答，則自動重新發射該數據，若重發次數ARC_CNT達到上限，MAX_RT置高，TX_PLD 不會被清除；MAX_RT 或TX_DS置高時，使IRQ變低，通知處理器做相應處理。發射成功后，進入空閑模式。