2 变送器设计
2.1 硬件电路设计
变送器的结构如图2所示，主要由MCU、温度传感器、无线模块nRF905、电源电路和包裹有屏蔽层和绝缘层的外壳组成。变送器采用PIC16LF628A单片机作为处理器，该处理器具有抗电磁干扰能力强、低功耗、体积小等特点。温度传感器选用DS18B20，其测量范围为-55～125℃，精度±0.5℃，通过单总线传送数字温度信号，具有使用简单、可靠、体积小等优点。
变送器电路设计如图3，温度传感器U3的输出连接到单片机的RB5引脚，U3的地连接到单片机的RB4引脚，用于控制温度传感器工作状态，当单片机进入休眠时，停止温度传感器工作，以降低功耗；无线模块U4选用nRF905无线链路控制器设计，用于在变送器和DI之间建立无线数据传输通道，通过SPI接口与单片机连接。为了确保变送器可靠运行，必须保证变送器和无线模块电源电压的稳定，采用3.6 V的高效锂电池经电容C1～C6滤波后给变送器供电。
2.2 软件设计
变送器主要执行温度采集、数据处理和数据传送工作。为了保证变送器能可靠工作5年以上，变送器的低功耗设计是本系统的一项关键技术，除了硬件上选用低功耗元器件外，重点是变送器的工作机制。主程序流程如图4所示，主程序运行一次循环后进入休眠，采用单片机硬件“看门狗”唤醒机制，1 s唤醒一次，对看门狗复位次数进行计数，由计数值可得到时间的累加，在一定时间间隔内（约5 s）启动温度传感器并采回其数据。
其中数据采集模块包含温度采集控制算法和温度采集。由于温度传感器的转换时间较长（约1 s），分为两步采集：第一步启动并开始转换；第二步读取温度并置相关标志。有采集标志时，单片机在第一次唤醒执行第一步，在第二次唤醒执行第二步，这样单片机大部分时间处于休眠状态，以降低功耗。当不进行采集时，通过抬高温度传感器的地，关断其工作电源，进一步降低温度传感器消耗的功耗。
其中数据处理模块包含温度数据处理和数据传送。数据处理流程如图5所示，当前温度若超标或与之前一次的温度数据比较差值（温升）超标，变送器立即向DI发送最新温度值；否则，直到采集达到12次，再向主机发送温度值，即60 s发送一次，这样设计的目的是为了让DI判断变送器是否在线，又能降低变送器功耗。数据传送中包含载波检测、数据发送和发送超时处理，载波检测可以防止处于同一频道的多个变送器同时发送数据引起的冲突。
