李圖江

摘 要 數(shù)據(jù)采集技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)是信息科學(xué)的重要分支，它在很多方面都有重要應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)采用高性能無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、AD轉(zhuǎn)換、AT89S52單片機(jī)、串行通信等模塊實(shí)現(xiàn)了一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)。該電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度和靈敏度高，成本較低，適合實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 AT89S52；數(shù)據(jù)采集；無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0014-01

現(xiàn)今，隨著時(shí)代發(fā)展科學(xué)技術(shù)在工業(yè)中起到越來(lái)越重要的作用，為提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，越來(lái)越多的自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備被工廠(chǎng)在產(chǎn)品加工過(guò)程中使用，同時(shí)機(jī)電設(shè)備也在不斷的發(fā)展進(jìn)步。為了對(duì)機(jī)電設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而避免故障發(fā)生，提高機(jī)器的生產(chǎn)效率，因此要求設(shè)備具有良好的故障分析和預(yù)測(cè)能力，這就說(shuō)明設(shè)備的控制系統(tǒng)中的反饋部分需要具備較好反饋能力。對(duì)于反饋控制來(lái)說(shuō)，影響反饋的主要因素是數(shù)據(jù)的采集及傳輸。

在工業(yè)上，主要有兩種常用于控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)形式，一種是模擬量還有一種是開(kāi)關(guān)量。在本文中，采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要是模擬量。因此采用的單片機(jī)型號(hào)為AT89S52，為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)中還運(yùn)用到了高性能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1000、多通道A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167、儀表放大器AD623等其他芯片，從而保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能分析

系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)接收處理部分和數(shù)據(jù)采集發(fā)送部分，也稱(chēng)為上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及串行通信模塊三大部分。下位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)放大模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等部分。

上位機(jī)的其他模塊在上位機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)下控制工作，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制信息的短距離傳輸。下位機(jī)中，系統(tǒng)通過(guò)串行通信模塊將無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收到的數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備的控制中心，然后使用傳感器收集原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)放大器后對(duì)其輸出的模擬量進(jìn)行一定程度的放大，再A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換將所輸出的放大后的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，模擬量經(jīng)過(guò)如此處理之后，最后輸入單片機(jī)控制系統(tǒng)的就是二進(jìn)制的數(shù)字量數(shù)據(jù)，只有數(shù)字量數(shù)據(jù)才可以通過(guò)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以電磁波形式將系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)再傳送到上位機(jī)進(jìn)行下一步工作。

2 系統(tǒng)的主要硬件選擇

1）AT89S52單片機(jī)：本系統(tǒng)使用的單片機(jī)型號(hào)是AT89S52，它是一個(gè)8位微控制器，具有低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有8K字節(jié)的在線(xiàn)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89S52的基本功能有：40個(gè)引腳，8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O接口線(xiàn)，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，看門(mén)狗定時(shí)器等。

2）無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊：在系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊中，采用的是CC1000芯片，CC1000是以Chipoon公司的SmartRF技術(shù)為基礎(chǔ)制造出來(lái)的超高頻單片收發(fā)通信芯片。其主要使用在300～1000 MHz范圍的頻率段。CC1000在不需要放大級(jí)時(shí)也能在百米內(nèi)的距離間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)得穩(wěn)定傳輸，對(duì)于本系統(tǒng)的近距離傳輸非常適用。

3）A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167：系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器選用的型號(hào)為MAX1167。MAX1167具有低功率、4通道、16位精度逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，其最高采樣頻率為200K，內(nèi)部集成了4.096 V的參考電壓。在使用4個(gè)以上傳感器的情況下，選擇MAX1168更為合適.因?yàn)镸AX1168是8通道的芯片。

4）放大器：系統(tǒng)選用的放大器型號(hào)是AD623。AD623是一個(gè)在單電源（3 V～12 V）下能夠提供滿(mǎn)電源幅度的輸出的集成單電源儀表放大器。當(dāng)沒(méi)有接入外接電阻時(shí)，AD623在線(xiàn)路中表現(xiàn)為單位增益無(wú)放大效果；當(dāng)接入外接電阻，此時(shí)放大器增益最高能夠有1000倍。AD623具有與增益成比例增加的交流共模抑制比，這樣能夠有效地控制誤差最小，同時(shí)，由于在200 Hz時(shí)放大器的共模抑制比不發(fā)生變化，因此線(xiàn)路的噪聲及諧波會(huì)在很大程度上被抑制。雖然AD623可以在單電源下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但當(dāng)它同樣能再雙電源（±2.5～6 V）下良好工作。

3 系統(tǒng)的控制流程

1）上位機(jī)控制流程：上位機(jī)在上電初始化后控制信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送出去，控制信息中應(yīng)包括有下位機(jī)的ID號(hào)、采集數(shù)據(jù)的傳感器的編號(hào)等。發(fā)送結(jié)束后，收發(fā)模塊由發(fā)送方式轉(zhuǎn)為接收方式，完成數(shù)據(jù)的接收，再以串行通信方式將數(shù)據(jù)輸入到設(shè)備控制中心從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作。當(dāng)接收數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值，回到初始狀態(tài)，上位機(jī)再次發(fā)出控制信息，采集其他傳感器數(shù)據(jù)，重復(fù)上述過(guò)程。當(dāng)自動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)障礙，可以通過(guò)手動(dòng)按鍵選擇特定傳感器采集數(shù)據(jù)。

2）下位機(jī)控制流程：下位機(jī)的初始狀態(tài)是接收狀態(tài)。當(dāng)上位機(jī)控制信息到達(dá)后，下位機(jī)開(kāi)始工作，由控制信息中的命令操控MAX1167選擇不同通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，收發(fā)模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)為接收方式，再對(duì)上位機(jī)發(fā)送的信息進(jìn)行接收，選擇特定傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再轉(zhuǎn)換為發(fā)送模式發(fā)送信息，如此循環(huán)工作。

4 總結(jié)

本論文研究了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，從系統(tǒng)硬件及軟件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入了解，該系統(tǒng)通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各種功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，是一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，市場(chǎng)前景良好。

參考文獻(xiàn)

[1]黃繼昌，徐巧魚(yú).傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版杜，1998.

[2]葉洪海，李麗敏.基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，26（4）：545-547.

[3]孫育才.M C S-5 1系列微型單片機(jī)及其應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，1900.

[4]馬祖長(zhǎng)，張怡寧.大規(guī)模無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004（11）：165-167.endprint

摘 要 數(shù)據(jù)采集技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)是信息科學(xué)的重要分支，它在很多方面都有重要應(yīng)用。基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)采用高性能無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、AD轉(zhuǎn)換、AT89S52單片機(jī)、串行通信等模塊實(shí)現(xiàn)了一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)。該電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度和靈敏度高，成本較低，適合實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 AT89S52；數(shù)據(jù)采集；無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0014-01

現(xiàn)今，隨著時(shí)代發(fā)展科學(xué)技術(shù)在工業(yè)中起到越來(lái)越重要的作用，為提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，越來(lái)越多的自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備被工廠(chǎng)在產(chǎn)品加工過(guò)程中使用，同時(shí)機(jī)電設(shè)備也在不斷的發(fā)展進(jìn)步。為了對(duì)機(jī)電設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而避免故障發(fā)生，提高機(jī)器的生產(chǎn)效率，因此要求設(shè)備具有良好的故障分析和預(yù)測(cè)能力，這就說(shuō)明設(shè)備的控制系統(tǒng)中的反饋部分需要具備較好反饋能力。對(duì)于反饋控制來(lái)說(shuō)，影響反饋的主要因素是數(shù)據(jù)的采集及傳輸。

在工業(yè)上，主要有兩種常用于控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)形式，一種是模擬量還有一種是開(kāi)關(guān)量。在本文中，采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要是模擬量。因此采用的單片機(jī)型號(hào)為AT89S52，為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)中還運(yùn)用到了高性能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1000、多通道A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167、儀表放大器AD623等其他芯片，從而保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能分析

系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)接收處理部分和數(shù)據(jù)采集發(fā)送部分，也稱(chēng)為上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及串行通信模塊三大部分。下位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)放大模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等部分。

上位機(jī)的其他模塊在上位機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)下控制工作，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制信息的短距離傳輸。下位機(jī)中，系統(tǒng)通過(guò)串行通信模塊將無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收到的數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備的控制中心，然后使用傳感器收集原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)放大器后對(duì)其輸出的模擬量進(jìn)行一定程度的放大，再A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換將所輸出的放大后的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，模擬量經(jīng)過(guò)如此處理之后，最后輸入單片機(jī)控制系統(tǒng)的就是二進(jìn)制的數(shù)字量數(shù)據(jù)，只有數(shù)字量數(shù)據(jù)才可以通過(guò)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以電磁波形式將系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)再傳送到上位機(jī)進(jìn)行下一步工作。

2 系統(tǒng)的主要硬件選擇

1）AT89S52單片機(jī)：本系統(tǒng)使用的單片機(jī)型號(hào)是AT89S52，它是一個(gè)8位微控制器，具有低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有8K字節(jié)的在線(xiàn)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89S52的基本功能有：40個(gè)引腳，8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O接口線(xiàn)，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，看門(mén)狗定時(shí)器等。

2）無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊：在系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊中，采用的是CC1000芯片，CC1000是以Chipoon公司的SmartRF技術(shù)為基礎(chǔ)制造出來(lái)的超高頻單片收發(fā)通信芯片。其主要使用在300～1000 MHz范圍的頻率段。CC1000在不需要放大級(jí)時(shí)也能在百米內(nèi)的距離間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)得穩(wěn)定傳輸，對(duì)于本系統(tǒng)的近距離傳輸非常適用。

3）A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167：系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器選用的型號(hào)為MAX1167。MAX1167具有低功率、4通道、16位精度逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，其最高采樣頻率為200K，內(nèi)部集成了4.096 V的參考電壓。在使用4個(gè)以上傳感器的情況下，選擇MAX1168更為合適.因?yàn)镸AX1168是8通道的芯片。

4）放大器：系統(tǒng)選用的放大器型號(hào)是AD623。AD623是一個(gè)在單電源（3 V～12 V）下能夠提供滿(mǎn)電源幅度的輸出的集成單電源儀表放大器。當(dāng)沒(méi)有接入外接電阻時(shí)，AD623在線(xiàn)路中表現(xiàn)為單位增益無(wú)放大效果；當(dāng)接入外接電阻，此時(shí)放大器增益最高能夠有1000倍。AD623具有與增益成比例增加的交流共模抑制比，這樣能夠有效地控制誤差最小，同時(shí)，由于在200 Hz時(shí)放大器的共模抑制比不發(fā)生變化，因此線(xiàn)路的噪聲及諧波會(huì)在很大程度上被抑制。雖然AD623可以在單電源下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但當(dāng)它同樣能再雙電源（±2.5～6 V）下良好工作。

3 系統(tǒng)的控制流程

1）上位機(jī)控制流程：上位機(jī)在上電初始化后控制信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送出去，控制信息中應(yīng)包括有下位機(jī)的ID號(hào)、采集數(shù)據(jù)的傳感器的編號(hào)等。發(fā)送結(jié)束后，收發(fā)模塊由發(fā)送方式轉(zhuǎn)為接收方式，完成數(shù)據(jù)的接收，再以串行通信方式將數(shù)據(jù)輸入到設(shè)備控制中心從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作。當(dāng)接收數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值，回到初始狀態(tài)，上位機(jī)再次發(fā)出控制信息，采集其他傳感器數(shù)據(jù)，重復(fù)上述過(guò)程。當(dāng)自動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)障礙，可以通過(guò)手動(dòng)按鍵選擇特定傳感器采集數(shù)據(jù)。

2）下位機(jī)控制流程：下位機(jī)的初始狀態(tài)是接收狀態(tài)。當(dāng)上位機(jī)控制信息到達(dá)后，下位機(jī)開(kāi)始工作，由控制信息中的命令操控MAX1167選擇不同通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，收發(fā)模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)為接收方式，再對(duì)上位機(jī)發(fā)送的信息進(jìn)行接收，選擇特定傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再轉(zhuǎn)換為發(fā)送模式發(fā)送信息，如此循環(huán)工作。

4 總結(jié)

本論文研究了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，從系統(tǒng)硬件及軟件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入了解，該系統(tǒng)通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各種功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，是一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，市場(chǎng)前景良好。

參考文獻(xiàn)

[1]黃繼昌，徐巧魚(yú).傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版杜，1998.

[2]葉洪海，李麗敏.基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，26（4）：545-547.

[3]孫育才.M C S-5 1系列微型單片機(jī)及其應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，1900.

[4]馬祖長(zhǎng)，張怡寧.大規(guī)模無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004（11）：165-167.endprint

摘 要 數(shù)據(jù)采集技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)是信息科學(xué)的重要分支，它在很多方面都有重要應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)采用高性能無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、AD轉(zhuǎn)換、AT89S52單片機(jī)、串行通信等模塊實(shí)現(xiàn)了一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)。該電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度和靈敏度高，成本較低，適合實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 AT89S52；數(shù)據(jù)采集；無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0014-01

現(xiàn)今，隨著時(shí)代發(fā)展科學(xué)技術(shù)在工業(yè)中起到越來(lái)越重要的作用，為提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，越來(lái)越多的自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備被工廠(chǎng)在產(chǎn)品加工過(guò)程中使用，同時(shí)機(jī)電設(shè)備也在不斷的發(fā)展進(jìn)步。為了對(duì)機(jī)電設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而避免故障發(fā)生，提高機(jī)器的生產(chǎn)效率，因此要求設(shè)備具有良好的故障分析和預(yù)測(cè)能力，這就說(shuō)明設(shè)備的控制系統(tǒng)中的反饋部分需要具備較好反饋能力。對(duì)于反饋控制來(lái)說(shuō)，影響反饋的主要因素是數(shù)據(jù)的采集及傳輸。

在工業(yè)上，主要有兩種常用于控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)形式，一種是模擬量還有一種是開(kāi)關(guān)量。在本文中，采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要是模擬量。因此采用的單片機(jī)型號(hào)為AT89S52，為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)中還運(yùn)用到了高性能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片CC1000、多通道A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167、儀表放大器AD623等其他芯片，從而保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能分析

系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)接收處理部分和數(shù)據(jù)采集發(fā)送部分，也稱(chēng)為上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及串行通信模塊三大部分。下位機(jī)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)放大模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等部分。

上位機(jī)的其他模塊在上位機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)下控制工作，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制信息的短距離傳輸。下位機(jī)中，系統(tǒng)通過(guò)串行通信模塊將無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收到的數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備的控制中心，然后使用傳感器收集原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)放大器后對(duì)其輸出的模擬量進(jìn)行一定程度的放大，再A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換將所輸出的放大后的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，模擬量經(jīng)過(guò)如此處理之后，最后輸入單片機(jī)控制系統(tǒng)的就是二進(jìn)制的數(shù)字量數(shù)據(jù)，只有數(shù)字量數(shù)據(jù)才可以通過(guò)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以電磁波形式將系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)再傳送到上位機(jī)進(jìn)行下一步工作。

2 系統(tǒng)的主要硬件選擇

1）AT89S52單片機(jī)：本系統(tǒng)使用的單片機(jī)型號(hào)是AT89S52，它是一個(gè)8位微控制器，具有低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有8K字節(jié)的在線(xiàn)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89S52的基本功能有：40個(gè)引腳，8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O接口線(xiàn)，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，看門(mén)狗定時(shí)器等。

2）無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊：在系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊中，采用的是CC1000芯片，CC1000是以Chipoon公司的SmartRF技術(shù)為基礎(chǔ)制造出來(lái)的超高頻單片收發(fā)通信芯片。其主要使用在300～1000 MHz范圍的頻率段。CC1000在不需要放大級(jí)時(shí)也能在百米內(nèi)的距離間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)得穩(wěn)定傳輸，對(duì)于本系統(tǒng)的近距離傳輸非常適用。

3）A/D轉(zhuǎn)換器MAX1167：系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器選用的型號(hào)為MAX1167。MAX1167具有低功率、4通道、16位精度逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，其最高采樣頻率為200K，內(nèi)部集成了4.096 V的參考電壓。在使用4個(gè)以上傳感器的情況下，選擇MAX1168更為合適.因?yàn)镸AX1168是8通道的芯片。

4）放大器：系統(tǒng)選用的放大器型號(hào)是AD623。AD623是一個(gè)在單電源（3 V～12 V）下能夠提供滿(mǎn)電源幅度的輸出的集成單電源儀表放大器。當(dāng)沒(méi)有接入外接電阻時(shí)，AD623在線(xiàn)路中表現(xiàn)為單位增益無(wú)放大效果；當(dāng)接入外接電阻，此時(shí)放大器增益最高能夠有1000倍。AD623具有與增益成比例增加的交流共模抑制比，這樣能夠有效地控制誤差最小，同時(shí)，由于在200 Hz時(shí)放大器的共模抑制比不發(fā)生變化，因此線(xiàn)路的噪聲及諧波會(huì)在很大程度上被抑制。雖然AD623可以在單電源下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但當(dāng)它同樣能再雙電源（±2.5～6 V）下良好工作。

3 系統(tǒng)的控制流程

1）上位機(jī)控制流程：上位機(jī)在上電初始化后控制信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送出去，控制信息中應(yīng)包括有下位機(jī)的ID號(hào)、采集數(shù)據(jù)的傳感器的編號(hào)等。發(fā)送結(jié)束后，收發(fā)模塊由發(fā)送方式轉(zhuǎn)為接收方式，完成數(shù)據(jù)的接收，再以串行通信方式將數(shù)據(jù)輸入到設(shè)備控制中心從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作。當(dāng)接收數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值，回到初始狀態(tài)，上位機(jī)再次發(fā)出控制信息，采集其他傳感器數(shù)據(jù)，重復(fù)上述過(guò)程。當(dāng)自動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)障礙，可以通過(guò)手動(dòng)按鍵選擇特定傳感器采集數(shù)據(jù)。

2）下位機(jī)控制流程：下位機(jī)的初始狀態(tài)是接收狀態(tài)。當(dāng)上位機(jī)控制信息到達(dá)后，下位機(jī)開(kāi)始工作，由控制信息中的命令操控MAX1167選擇不同通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，收發(fā)模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)為接收方式，再對(duì)上位機(jī)發(fā)送的信息進(jìn)行接收，選擇特定傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再轉(zhuǎn)換為發(fā)送模式發(fā)送信息，如此循環(huán)工作。

4 總結(jié)

本論文研究了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，從系統(tǒng)硬件及軟件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入了解，該系統(tǒng)通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各種功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，是一種可靠、高效的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，市場(chǎng)前景良好。

參考文獻(xiàn)

[1]黃繼昌，徐巧魚(yú).傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版杜，1998.

[2]葉洪海，李麗敏.基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，26（4）：545-547.

[3]孫育才.M C S-5 1系列微型單片機(jī)及其應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，1900.

[4]馬祖長(zhǎng)，張怡寧.大規(guī)模無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004（11）：165-167.endprint