基于SIM900A的無線數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡的無線通訊、有效傳輸，滿足智能化需求，設(shè)計(jì)了一種基于SIM900A的無線數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡主要采用SIM900A芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)GSM／GPRS無線傳輸，將采集到的數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程終端。本設(shè)計(jì)改善了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模式，提供了更趨向于智能化的功能。經(jīng)驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，具有低成本，低功耗，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，和很好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：SIM900A；數(shù)據(jù)采集；GSM／GPRS；無線通訊

0 引言
數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要指從傳感器輸出的微弱信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理、數(shù)模轉(zhuǎn)換到存儲(chǔ)、記錄這一過程所涉及的技術(shù)。當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集卡大部分以電纜或插槽連接，受到插槽數(shù)不足、安裝不便、傳輸距離等眾多因素的限制。伴隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，使用簡單、分布靈活的無線數(shù)據(jù)采集卡慢慢涌現(xiàn)出來，成為數(shù)據(jù)采集卡新的重要發(fā)展方向。目前，無線數(shù)據(jù)采集卡的實(shí)現(xiàn)多以zigbee，nRF905，WI_FI等無線通訊技術(shù)為主。而SIM900A芯片在眾多項(xiàng)目中的成功實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡的無線通訊提供了新的思路。因此，設(shè)計(jì)這種低功耗的基于SIM90 0A的無線數(shù)據(jù)采集卡，以滿足用戶越來越多的新要求。

1 無線數(shù)據(jù)采集卡整體設(shè)計(jì)方案
無線數(shù)據(jù)采集卡主要由電源模塊、主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通訊模塊、外圍接口和遠(yuǎn)程終端6部分組成。數(shù)據(jù)采集模塊采用溫度傳感器DS18B20組成，采集溫度數(shù)據(jù)。主控模塊選用ATMEGA128作為主控芯片，使用其定時(shí)器功能定時(shí)采集溫度、蓄電池電壓等參數(shù)信息，利用主控芯片中的AD轉(zhuǎn)換模塊，將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再經(jīng)主要由SIM900A構(gòu)成的無線通訊模塊傳送給遠(yuǎn)程終端。遠(yuǎn)程終端可以為手機(jī)或上位機(jī)LINUX終端平臺(tái)，經(jīng)由處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，以備日后查詢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。數(shù)據(jù)采集卡由電源模塊供電，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。我們?cè)O(shè)計(jì)的電源模塊具備太陽能充電功能，從而確保數(shù)據(jù)采集卡的持久供電。此設(shè)計(jì)，具有低功耗，方便靈活，易于操作，幾乎不受空間條件的限制等特點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)采集卡硬件設(shè)計(jì)
2．1 電源模塊
電源模塊給無線數(shù)據(jù)采集卡的主控模塊、無線通訊模塊和數(shù)據(jù)采集模塊供電。該電源模塊同時(shí)帶有太陽能充電功能和電池電壓檢測(cè)功能，保證系統(tǒng)持久供電。電源模塊硬件電路如圖2所示。因?yàn)閿?shù)據(jù)采集卡中主控模塊電壓要求2．7～5．5V，無線通訊模塊電壓要求3．4～4．5V，所以選用3．7V作為供電電壓。由于無線通訊模塊啟動(dòng)電壓很大，故特意設(shè)計(jì)了一個(gè)感抗值比較大的電感(圖2中L1)。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，使電流達(dá)到2A以上，足以達(dá)到無線通訊模塊的啟動(dòng)要求。

2．2 主控模塊
主控模塊選用ATmega128作為主控芯片。主控模塊硬件實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。ATmega128是ATMEL公司生產(chǎn)的一款基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗CMDS 8位單片機(jī)，帶有非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8路10位ADC。AVR核將32個(gè)工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起，通過一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，ATmega8可以取得1 MIPS／MHz的性能，這種結(jié)構(gòu)提高了其性能。ATmega128負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)采集模塊采集回的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量，并組建數(shù)據(jù)報(bào)，使用串口通過AT指令操作無線通訊模塊將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送出去。