基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與無線收發(fā)系統(tǒng)的研究

摘要：數(shù)據(jù)采集技術(shù)和無線收發(fā)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。基于此選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統(tǒng)，使用無線傳輸在數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行處理；通過對硬件電路設(shè)計及軟件編程達(dá)到信息傳遞的目的。該電路簡單，性能穩(wěn)定，測量精度和靈敏度高，成本較低，適合實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：STC89C52RC芯片；ADC0809；數(shù)據(jù)采集；無線收發(fā)系統(tǒng)

0 引言
數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，它不僅應(yīng)用在智能儀器方面，而且還在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中、軍事科學(xué)方面得到了廣泛應(yīng)用，無論是過程控制、狀態(tài)監(jiān)測，還是故障診斷、質(zhì)量檢測，都離不開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因為單片機(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn)，使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常采用的是兩種方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集：一種是將數(shù)據(jù)采集部分做成板卡插入微機(jī)擴(kuò)展槽來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，即A／D轉(zhuǎn)換器件直接與微機(jī)總線接口連接。這種基于微機(jī)的系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方式，可以縮短研制周期，從而加快工作進(jìn)度，但是硬件的配置缺少靈活性，不便于攜帶和隨時隨地進(jìn)行使用。另外一種方法是將數(shù)據(jù)采集部分做成獨(dú)立的系統(tǒng)，有自己的微處理器，微機(jī)通過串口與數(shù)據(jù)采集裝置通訊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
無線傳輸在數(shù)據(jù)采集后的處理中表現(xiàn)出了很大的靈活性，省去了錯綜復(fù)雜的線路，可輕易地實(shí)現(xiàn)多人實(shí)時共享，因此我們必須把測試后的連續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)射出去以便讓更多的人利用。測試數(shù)據(jù)的發(fā)射就是要設(shè)計一個能針對由各種傳感器采集來的信息進(jìn)行無線發(fā)射的電路系統(tǒng)，這樣可以更好地利用數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的共享等。
無線收發(fā)系統(tǒng)采用無線電技術(shù)。利用導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)生無線電波這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當(dāng)電波通過空問傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達(dá)到了信息傳遞的目的。

1 方案設(shè)計
1．1 系統(tǒng)工作原理
本系統(tǒng)選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統(tǒng)，具有體積小，便于攜帶，功耗低等特點(diǎn)，而且價格低，配置靈活，開發(fā)成本較低。
如圖1所示，整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心器件，由ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器對輸入的被測物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)處理，然后再將處理過后的數(shù)據(jù)通過nRF905進(jìn)行無線傳輸，這一過程均通過C語言編程控制。實(shí)際上，這一系統(tǒng)就是以模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC為核心的信息采樣系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須具有一個通信接口與微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，微機(jī)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通信可以通過電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，選用無線射頻芯片nRF905完成無線通信電路，nRF905片內(nèi)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(nèi)硬件完成，無需用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。

2 硬件電路設(shè)計
2．1 芯片介紹
STC89C52RC單片機(jī)是以8051為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機(jī)產(chǎn)品，這一類單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列。
ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器。
nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)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(fèi)使用)。nRF905可以自動完成處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)的工作，可由片內(nèi)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(fā)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(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。Sho ckBurst工作模式的特點(diǎn)是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。