作者/周羅善，煙臺北方星空自控科技有限公司

單片機的發(fā)展是隨著微機技術的不斷發(fā)展而來的。網絡技術應用在測控領域，使得多機的測控系統(tǒng)，利用PC機和多片單片共同構成了網絡系統(tǒng)，這是一個測量系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，就是在下位機的位置進行數(shù)據(jù)采集，利用單片機加以現(xiàn)場的控制，面向被控對象的底層加強應用，分析和處理功能強大的主控PC機，并且利用采集到的數(shù)據(jù)，將應用加以處理，最終完成主控單元系統(tǒng)運行[1]。

1.工作原理分析

生活中不乏無線電子設備，作為人們工作和娛樂不可或缺的設備，采用電池供電的設備需要在電量用完之后，使用充電器進行充電，但是插拔過于頻繁不僅帶來適用上的不變，也容易損壞充電器，而便攜設備的充電器，又各不相同，因此大量的生產資源被生產出來又被浪費著。采用近距離無線供電的方法就成為了迫不及待的解決良策。這一方法利用了電磁感應的方法，將電能通過無線的方法傳輸?shù)诫娖髦?，未來的供電方式，只要是在無線供電器的范圍內，就可以對便攜式電器進行充電。它將擁有巨大的市場，有必要對其無線供電電路進行分析，通過程序的編寫將其工作原理加以展示[2]。

無線電源的線路，面向被控對象，眾多的數(shù)據(jù)被采集、分析和處理，大量的數(shù)據(jù)交換產生在單片機和PC機之中，大部分的時間卻處在空閑的狀態(tài)，這種情況倒置了電話號碼常常由于測控數(shù)據(jù)的模擬率不高，導致電能在連接的無線網絡里傳輸?shù)倪^程中，需要采用單片機的技術，進行資源的布線成本的降低，因此對這一系統(tǒng)進行工作原理的分析具有十分重要的意義[2]。

1.1 基本原理

變化的電磁來自于變化的電廠。變壓器的傳送原理以及對能量的傳輸?shù)墓ぷ髟砭褪遣捎梅珠_變壓器的線圈的方式，完成無線供電，介質為高磁導率的磁芯，傳輸?shù)臅r候，能量消耗過大，因此采用這一方法無法實現(xiàn)遠距離的無線供電。

采用光電耦合的方法，可以通過光的能量將電能傳送到無線充電器中，如今，電能轉換為光能，再轉換到電器中的電能的技術已經相當成熟，但是這一技術的問題在于傳輸?shù)倪^程中不能出現(xiàn)障礙予以阻擋[3]。

采用電磁共振的方法，可以將兩種相通共振頻率的介質加以能量的傳遞，類似聲波共振的原理。

從早期的直流脈沖式到現(xiàn)在的電磁耦合多頻式，采用鍵盤方式進行操作，擁有著很多的優(yōu)點，如簡單和快速，抗干擾能力較強等等。其工作原理是以一定的方式的組合，采用低電磁的信號和高電磁的電磁的組合，構成了多個電磁的信號，每種信號采用了電磁的組合，將無線電源中的電場進行了高低磁場的排列，能量傳輸?shù)男屎芨遊4]。

1.2 電磁介紹

采用多個頻率合成電磁后，出新了低頻阻和高頻組的區(qū)分，每個拼組都有多個電磁和頻率，對應的BCD碼多達到18個。鍵值對應的頻率在按下鍵盤之后，由于頻率組合的變壓器上進行傳輸，采用這原邊線圈和副邊線圈分離的方法，可以避免空隙過大，最終產生較大的磁漏，影響能量傳輸?shù)男?，為了將能量的傳輸效率予以提高，應先將輻射予以降低，然后對之加以設計，得到了采樣點的A/D值，最終形成了采樣頻率的對應表，在單片機粒使用D/A轉換器加以輸出，得到了雙音頻的數(shù)字信號[5]。

2.系統(tǒng)設計

近距離無線供電系統(tǒng)主要由兩部分電路組成，發(fā)射電路和接受電路，當需要供電時，只需要將接收線圈靠近發(fā)射線圈，通過電磁感應，發(fā)射端的能量就傳輸?shù)浇邮斩恕?/p>

由 12V 電源對發(fā)射電路進行供電，單片機 AT89C2051的 8 號引腳接跳線選擇開關 S1，開關接通即接地產生頻率約 167kHz 的信號，開關斷開時產生頻率為 100kHz 的信號，信號通過 11 號引腳將信號傳遞給三極管 8550( 2073 的驅動) 和 2073( 其上接有散熱片) ，再通過發(fā)射線圈發(fā)射信號。而接收線圈接收信號后，經過整流，可以點亮發(fā)光二極管 D2( 相當于負載) 和 D3( 相當于工作指示燈) ，即實現(xiàn)無線供電。

用戶可以采用自動接收的方式，只需要將接收和發(fā)射線圈進行靠近，就可以實現(xiàn)供電。如果是數(shù)據(jù)進行回傳，則可以采用模擬的信號，協(xié)助將電話的音頻信號加以通信和實現(xiàn)。系統(tǒng)的軟件主要將各個模塊之間加以協(xié)調和控制，采用人機交互的方式，進行通信協(xié)議的執(zhí)行。

在發(fā)射電路中使用了單片機 AT89C2051，單片機AT89C2051 為實現(xiàn)無線供電。跳線開關 S1接通時，運行一次是 6 個機器周期，高電平“1”有 3 個機器周期，低電平“0”有 3 個機器周期，一個機器周期為 1 μs 。NOP 指令占 1 個機周。JNB 指令占 2 個機器周期，SJMP 指令占 2 個機器周期。S1導通，P3． 4 為低電平時，程序執(zhí)行一次是 6 μs，信號頻率 167kHz。S1斷開，當 P3． 4 為高電平時，程序執(zhí)行一次是 10 μs，信號頻率 100 kHz。

圖1 單片機工作框

3.試驗結果

用銅線構成發(fā)射線圈和接受線圈，其形狀和參數(shù)完全相同，在接受電路中加一個電壓表，當整個電路處于工作狀態(tài)時，可以看到電壓表的示數(shù)為 4.5 V，也就是說接收電路可以輸出 4.5 V 的直流電壓。

對于傳感器的數(shù)據(jù)的采集，是利用I/V變換專程標準電壓信號后，單片機進行了接收，然后跟隨著著通濾波器進行輸出，并加強抗干擾，去除大部分固定的干擾，然后就可以采用軟件濾波的方法，進行第二道防線的加固[7]。

對于電路的接收，采用放大的方式，根據(jù)負載的需要，改變時鐘頻率，得到頻率不同的信號，信號的放大，采用三極管的放大電路加以接受，利用耦合的方法，將變壓器加以耦合的利用，電路利用三級管的共集，增加了電路的抗干擾的性能，使得電路的安全得到了保障。上位機和下位機的程序的設計，采用雙機通信控制的方法，進行通信協(xié)議的執(zhí)行。

單片機產生信號進行頻率的計算，實在開關接通后，先進行機周的運行，然后采用NOP指令將機周占據(jù)，占據(jù)多個機周后，采用斷開信號頻率的方法，將低電平加以占用，程序執(zhí)行采用10μs的方式，信號頻率為100kHz,根據(jù)兩種頻率的需要，改變時鐘的頻率后，高電平擁有了3個機器周期，程序執(zhí)行的信號頻率為168Hz 。

4.結語

為了將系統(tǒng)不斷加強擴展和改進，主控器的數(shù)碼管理和鍵盤的操控采用了微機和人工雙重控制的方法，對于提高系統(tǒng)可靠性具有功能互補的作用，經過采用試驗的方法，將發(fā)射線圈和接受線圈的形狀和參數(shù)加以耦合，得到了先溝通的電壓表的示數(shù)，說明在電路工作的狀態(tài)啊，接受電路可以輸出4.5V的直流電壓。

* [1] 高偉,陶玉貴,葛勝升等.采用單片機技術的無線供電系統(tǒng)設計[J].重慶工商大學學報（自然科學版）,2013,30(4)∶35—38.

* [2] 劉盾,張柏霖.基于單片機控制技術的無線供電系統(tǒng)設計[J].電子制作 ,2013,(24)∶27—27.

* [3] 鄭宇平.采用單片機技術的無線供電系統(tǒng)設計[J].科技創(chuàng)業(yè)家 ,2013,(17)∶61—61.

* [4] 王亞男.田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統(tǒng)的研究[D].東北農業(yè)大學,2013.

* [5] 郭邦政.基于GSM短消息的廠用箱變抄表及通信系統(tǒng)設計[D].山東科技大學,2015.

* [6] 霍曉瑋.裝載機無線遙控系統(tǒng)研究[D].廈門大學,2011.

* [7] 田常玲.注水井壓力自動采集系統(tǒng)的研究與應用[D].中國石油大學(華東),2012.