ADuC845單片機(jī)和PTR2000的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

摘要：設(shè)計了一種基于單片機(jī)ADuC845和PTR2000的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用ADuC845單片機(jī)的片上資源，特別是兩個多通道且皆可達(dá)到24位分辨率的A／D轉(zhuǎn)換器。它對外部模擬信號溫度、濕度、壓力通過傳感器進(jìn)行輸入、放大、濾波后送入A／D轉(zhuǎn)換器。通過對寄存器的合理配置，得到穩(wěn)定的輸出值，在數(shù)碼上顯示輸出。最終通過PTR2000將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)上。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；ADuC845；無線數(shù)據(jù)傳輸；PTR2000

引言
在工業(yè)控制領(lǐng)域，常常需要采集大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度、濕度、氣壓等，并將這些數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行處理。由主機(jī)根據(jù)處理的結(jié)果，將控制信號傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行模塊進(jìn)行各種操作。而目前數(shù)據(jù)傳輸通常使用的是RS485或者是CAN等網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)均基于有線傳輸，有線傳輸方式存在布線困難、維護(hù)成本高等問題，而無線通信技術(shù)解決了這些問題，因此被廣泛應(yīng)用在很多場合。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們需要能夠準(zhǔn)確、快速和便攜地獲得大量數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式傳給遠(yuǎn)端主控制室。無線傳輸具有一定的優(yōu)勢，成本相對低，并且傳輸中的干擾也較少，這也在一定程度上提高了傳輸?shù)目煽啃?。本文將單片機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無線傳輸技術(shù)結(jié)合起來，設(shè)計了一套高速的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體構(gòu)成
無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先將傳感器所采集到的模擬信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊進(jìn)行調(diào)理，然后進(jìn)入到ADuC845單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換端口進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，最后通過PTR2000無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。它包含信號調(diào)理模塊、電源模塊、LED顯示與鍵盤電路模塊、復(fù)位電路模塊、PTR2000無線收發(fā)模塊、LCD顯示模塊以及蜂鳴電路模塊等。

2 主要芯片的選取
2．1 ADuC845單片機(jī)
ADuC845是高度集成的單片機(jī)，該芯片主要由兩個多通道且皆可達(dá)到24位分辨率的A／D轉(zhuǎn)換器、雙D／A轉(zhuǎn)換器以及一個8位可編程微控制器組成。在ADuC845的雙通道ADC電路中，主通道用丁轉(zhuǎn)換第一級傳感器的輸入，該通道具有緩沖能力，并可編程為8個輸入范圍，工作電壓為±20～±2．56 mV，可由5個差動輸入端之一驅(qū)動。ADuC845采用△-∑轉(zhuǎn)換技術(shù)來實現(xiàn)高達(dá)24位無遺漏碼的優(yōu)良性能。
2．2 無線收發(fā)PTR2000
PTR2000是一個小型、超低功耗無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊將發(fā)射和接收合為一體；采用FSK調(diào)制／解調(diào)，可直接輸入／輸出，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合；采用DDS+PLLL頻率合成技術(shù)，因而頻率穩(wěn)定性極好；功耗低，具有兩個頻道，廣泛應(yīng)用于多信道工作需要的場合。

3 硬件電路設(shè)計
3．1 信號調(diào)理電路設(shè)計
信號調(diào)理電路的設(shè)計就是利用放大電路、緩沖級電路、濾波電路等，將傳感器采集的非電量微弱信號調(diào)理成可以測量的數(shù)字信號，以方便檢測系統(tǒng)后續(xù)處理或顯示。信號調(diào)理電路如圖2所示。

溫度傳感器AD590采集的信號通過放大電路OP07進(jìn)行放大，通過加法比例電路來進(jìn)行零點漂移，調(diào)節(jié)R1來進(jìn)行放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，使V1電壓輸出在0～2．5 V。然后再通過電壓跟隨器OP491和濾波電路，最后輸入到單片機(jī)ADuC845的一個AIN1輸入通道。
HIH3610相對濕度傳感器將采集的信號電壓V2接到信號調(diào)理電路中，同時要對電壓信號進(jìn)行調(diào)理，讓其滿足ADuC845的通道輸入電壓，然后通過電壓跟隨器和濾波電路進(jìn)入ADuC845中的AIN2輸入通道來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
26PC壓力傳感器是美國HoNEYWELL公司生產(chǎn)的差壓、表壓，無放大的帶溫度補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?，輸入電?0～16 V)通過電壓跟隨電路和濾波電路后，連接到單片機(jī)ADuC845的AIN3輸入通道之中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。