基于單片機的數據采集與無線收發系統的研究
摘要:數據采集技術和無線收發系統是信息科學的重要分支,它在很多方面都有重要應用。基于此選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統,使用無線傳輸在數據采集后進行處理;通過對硬件電路設計及軟件編程達到信息傳遞的目的。該電路簡單,性能穩定,測量精度和靈敏度高,成本較低,適合實際應用。
關鍵詞:STC89C52RC芯片;ADC0809;數據采集;無線收發系統
0 引言
數據采集技術是信息科學的重要分支,它不僅應用在智能儀器方面,而且還在現代工業生產中、軍事科學方面得到了廣泛應用,無論是過程控制、狀態監測,還是故障診斷、質量檢測,都離不開數據采集系統。因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開發容易等優點,使得基于單片機為核心的數據采集系統在許多領域得到了廣泛的應用。
基于單片機的數據采集系統通常采用的是兩種方法來實現數據采集:一種是將數據采集部分做成板卡插入微機擴展槽來實現數據采集,即A/D轉換器件直接與微機總線接口連接。這種基于微機的系統集成數據采集系統的方式,可以縮短研制周期,從而加快工作進度,但是硬件的配置缺少靈活性,不便于攜帶和隨時隨地進行使用。另外一種方法是將數據采集部分做成獨立的系統,有自己的微處理器,微機通過串口與數據采集裝置通訊,從而實現數據采集。
無線傳輸在數據采集后的處理中表現出了很大的靈活性,省去了錯綜復雜的線路,可輕易地實現多人實時共享,因此我們必須把測試后的連續數據發射出去以便讓更多的人利用。測試數據的發射就是要設計一個能針對由各種傳感器采集來的信息進行無線發射的電路系統,這樣可以更好地利用數據并對數據進行全面的共享等。
無線收發系統采用無線電技術。利用導體中電流強弱的改變會產生無線電波這一現象,通過調制可將信息加載于無線電波之上。當電波通過空問傳播到達收信端,電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。通過解調將信息從電流變化中提取出來,就達到了信息傳遞的目的。
1 方案設計
1.1 系統工作原理
本系統選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統,具有體積小,便于攜帶,功耗低等特點,而且價格低,配置靈活,開發成本較低。
如圖1所示,整個數據采集系統以單片機為控制核心器件,由ADC0809數模轉換器對輸入的被測物理量進行數據采集,將采集的數據轉換后送單片機處理,然后再將處理過后的數據通過nRF905進行無線傳輸,這一過程均通過C語言編程控制。實際上,這一系統就是以模數轉換器ADC為核心的信息采樣系統。
數據采集系統必須具有一個通信接口與微機進行數據的傳輸,微機與數據采集系統的通信可以通過電纜進行數據傳輸,選用無線射頻芯片nRF905完成無線通信電路,nRF905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器等模塊,曼徹斯特編碼/解碼由片內硬件完成,無需用戶對數據進行曼徹斯特編碼,因此使用非常方便。
2 硬件電路設計
2.1 芯片介紹
STC89C52RC單片機是以8051為基核開發出的CMOS工藝單片機產品,這一類單片機產品統稱為80C51系列。
ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器。
nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻發射器芯片,工作電壓為1.9~3.6 V,32引腳QFN封裝(5mm×5mm),工作于433/868/915MHz 3個ISM頻道(可以免費使用)。nRF905可以自動完成處理字頭和CRC(循環冗余碼校驗)的工作,可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼,使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以-10 dBm的輸出功率發射時電流只有11 mA,在接收模式時電流為12.5mA。nRF 905單片無線收發器工作由一個完全集成的頻率調制器,一個帶解調器的接收器,一個功率放大器,一個晶體震蕩器和一個調節器組成。Sho ckBurst工作模式的特點是自動產生前導碼和CRC,可以很容易通過SPI接口進行編程配置。
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