一种智能无线数据采集系统的设计与实现概要.doc
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1、第44卷2008年第2期V01.442008N0。2西北师范大学学报(自然科学版Journal of Northwest Normal University(Natural Science57一种智能无线数据采集系统的设计与实现余乾顺1,马胜前h,张光南12,胡玫1(1。西北师范大学物理与电子工程学院。甘肃兰州730070I2。宝鸡文理学院计算机科学系,陕西宝鸡721007摘要:提出了一种基于PC机控制的智能无线采集系统设计的新方法.利用A/D转换芯片采集数据,选用编解码芯片实现对数据的无线发送和接收,利用串口实现PC机与接收端单片机之间的通信,可实现对采集点进行单点循环或多点循环采集,并显示
2、与保存采集到的数据。关键词:无线传输;数据采集;单片机;A/D转换中围分类号:TM935.3文献标识码:A文章编号:1001988X(200802一0057一04Design and implement and wireless data of a kind of intelligent1CO儿eCtlng SyStemSHE Qianshunl,MA Shengqianl,ZHANG Guangnanl,HU Meil(1.Co儿ege of Physics and Electronic Engineering,Northwest Normal University,Larlzhou7300
3、70,Gansu,China;2。Department of Computer Science,Arts and Science of Baoji University,Baoji721007,Shaanxi,ChinaAbstr扯t:This paper introduces a kind of new design method of a intelligent and wireless data collecting system which is controlled by PC.Making use of the ADC chip to collect the data,select
4、ing coding and decoding chip to wireless send and receive the data,using the serial port to carry out the communication of PC and the microcontroller on the receiving side.It can carry out the collection of singlepoint circulation or the multiplepoint circulation to the collecting data,also can disp
5、lay and save the collected data。Key words:wireless communication;data conecting;microcontroller;ADC在现有的无线传输采集系统中,通常采用专用的无线传输模块来实现对数据的一对一无线传输1.3,可以实现对单一采集点进行定点数据的无线采集.编解码芯片价格较低,大多数应用在无线报警与遥控系统中,但也有学者利用编解码芯片设计了对单点数据的无线采集5.为了能够实现对多点数据的无线采集,笔者研究设计了一种智能无线数据采集系统,利用A/D转换芯片ICL7135对模拟数据进行采集,应用编解码芯片PT2262/PT2
6、272实现对数据的四位并行无线传输,通过PC机控制选择采集点并处理采集到的数据.1系统组成及工作原理系统组成框图如图1所示,主要由数据的无线采集、无线接收、前端处理模块以及PC机四部分组成。此系统无线收发是一个单向的过程,在软件里进行了数据同步与错误校验处理.无线采集模块主要完成对数据的采集并无线发送:由单片机AT89C51控制A/D转换器将模拟信号转换成数字信号,再经由编码芯片PT2262所组成的无线发送电路每次并行无线发送四位数据。无线接收模块由解码芯片PT2272及外围电路组成,解码出无线发送的数据。前端处理模块由单片机AT89C52与串收稿日期:200705-29;修改稿收到日期:20
7、07-10一24基金项目:西北师范大学科技创新工程资助项目(NwNUKJCXGC0324作者简介:佘乾顺(1983一,男,湖南邵东人,硕士研究生.主要研究方向为计算机测量与控制、嵌入式技术. 通讯联系人,Email:s。牛ma163。com58西北师范大学学报(自然科学版Journal of Northwest Normal University(Natural Science第44卷V01。44匿塑哪摔制罔苎蓁国冀p 匡匠砬。1惨同块I2系统软、硬件设计,”?二1。2.1无线采集模块设计2。1。1采集部分本系统采用四位半双积分A/D转换芯片ICL7135,最大采集值为19999,最小分辨力为
8、100V。准确度达1个字。采用BCD码扫描输出,土5V供电,工作电流为3mA,而且只要求单一外接基准电压。可自校零,保证Vi.一oV时读数为零。可以提供超量程和欠量程信号。当时钟频率为200kHz时,转换速度为3次/s。7135与单片机的接口电路如图2所示.将单片机ALE端的信号经过D触发器8分频后得到频率为250kHz的时钟信号,连接到7135的CLK 端.其软件设计如图3所示,采用查询方式对数据Fig 1system diagram of compose进行读取.IUUKUz100垃BFoUT|I Jr 5AUToO 2AP一_=旦47心lI4INToUT LI一i躲_争BUSY 厂QY巨
9、22UNFRNG r-PoL 23OVRNG PO 43B417PoL71毕P0552Y4B315PoL B816CRF-Rl广PO 672Y3B213UND B4l 5BS CRF+2Y2B111oVFRB214B4PO 79刖8113B2CLK22(cI.KBli陟兰一100kQvi2Yl2GALGCoMn 1uFPo 312A48B8P2l 12D5IN-P0214lY4A36B4P2217D4IN+10POl161Y3A24B2P2518D3RFF 21Y2Al2BlP2319D2STRB26P20世lPOO18扣LP2420DlR/_25P26一,出I1Yl1G图2lCL7135与单
10、片机接口电路图Fig 2Interface between ICL7135and microcontroller图3数据采集子程序流程图Fig 3Subprogram flow chart of collecting data2.1.2无线发送部分无线发送电路如图4所示。此系统必须给每个采样点设置不同的地址码,这样便于对各采集点的数据进行分类和处理。其中PT2262的A。A7为地址码,可设成置1、置O或悬空3种状态。地址编码不重复度为656l组,这样在理论上此系统可安装6561个采集点。这里只用到了两种状态,即置1或置O,这样可实际安装的采集点最多为256个。DoD。为数据码,每次传送四位二进
11、制数据,编码信号从Do。,输出,再经过放大和315MHz高频调制后无线发送出去。软件设计如图5所示。由于ICL7135采集的数据是以BCD码形式输出的,对应的无线发送也采用BCD码形式,这样每一组完整的数据包含有个位、十位、百位、千位和万位。为了解决数据同2008年第2期2008N0。2佘乾顺等:一种智能无线数据采集系统的设计与实现Design and implement of a kind of intelligent and wireless data collecting system59步与出错问题并保证1组数据的完整性,一方面引入了1个起始同步码1111,由于发送的数据都是BCD码,
12、这样就能和数据区别开来.在发送1组数据之前先发送同步码,然后分别发送万位、千位、百位、十位和个位.另外,由于万位数据只包含2个有效位,即一位符号和一位数据,所以在万位数据中引入了两位万位标志11,这样就可以连续两次判断1组数据的开端.在发送个位数据以后,还发送1次包含有个位、十位、百位。千位、万位这五位数据的累加和,便于接收端判断这1组数据传输是否正确。图4无线发送电路图Fig4Circuit of wireless sending图5无线发送数据子程序流程图Fig5Subprogram flowchart of wireless send data 2。2无线接收电路设计无线接收从工作方式可
13、分为超外差式接收和超再生式接收。在这里所设计的接收模块为超再生型接收方式,它内含放大整形及解码电路,使用极为方便.其电路原理图可参考文献5。在接收模块电路中,天线是一根长度为23cm 的软导线,PT2272外接的振荡电阻为200kQ,可以和发射端PT2262外接的1.2MQ电阻匹配,使得中心频率在315MHz。通过单片机AT89C52的P2口来设置PT2272的地址码A.A,,这样通过改变P2口的输出即可实现选择接收不同采集点的数据.PT2272的数据解码端D0D3与单片机的P1口(O3连接。在此系统中设计了如图6所示的电路来判断数据是否解码完毕,PT2272的17脚为解码有效输出端,如果解码
14、完毕则产生中断,单片机开始读取数据。软件设计如图7所示,先判断出1组数据的开端,然后按顺序接收本组数据,最后还有一次累加,判断接收的这组数据是否正确,这样就大大保证了数据传输的正确性。LSl4LS04图6中断信号产生电路图Fig6Circuit of intermit signal produce坚型一一一圃=二至2三一l读数据I亘运岁否为起始标志岁立/匝童困磊嘉渺丛是否为万位?=一读数据I=工=堡查墼堡I.。.。一累加数据l=王位是否读完!读五位数据的累加和三蕊鼍掣豳u叫图7接收子程序流程图Fig7Subprogram flow chart of receive60西北师范大学学报(自然科学
15、版Journal of Northwest Normal University(Natural Science第44卷V01。442。3单片机与PC机通信设计单片机与PC机之间的通信通过RS一232电平转换芯片MAX232来实现,其硬件接口电路和软件设计可参考文献6.PC机运行的操作平台如图8所示,可选择只接收1个采集点或者多个采集点的数据,还可以设置循环采集次数.设置好这些参数以后,通过串口通信将这些采集点的数字代码和采集次数传送给接收模块的单片机进行识别和处理,对应去控制接收模块PT2272的地址码和循环接收的次数。在接收到一次采集到的数据后,将这个数据和对应采集点的数字代码传送给PC机,
16、然后又重新开始采集。这样循环进行一直到完成所有的任务为止.若选择了保存数据到文档选项,当显示区的数据达到这个列表的最大容量或者在点击采集结束这个按钮时,这些数据将自动以记事本的形式保存到预先设置好的目录下。图8数据采集控制平台Fig8Control panel of collecting data3结论经实验,所设计的系统完全能够正常工作。最多可设置256个采集点,只需要配置好一个接收模块,通过操作PC机上的控制界面即可实现对采集点的控制和保存采集到的数据,便于进一步的处理。此系统各个采集模块都可以无线安装,避免了布局布线复杂麻烦的困难,结构简单,准确率高,调试方便,配置灵活,扩展性强,而且成
17、本低,使用方便,能够广泛适用于各种数据采集。参考文献:1李春杰,王天庆。无线传输通讯模块在数据采集系统中的应用J。国外电子测量技术。2005(6:1719。张春峰。McU架构下温湿度无线采集监控系统J.电子技术.2005(9:3437。苏长赞。一种简单数据采集无线传输系统的设计与实现口。仪表技术。2007(2:810。陈龙,秦会斌,周庆华.可编程无线电遥控多通道开关系统的设计J.半导体技术.2004,29(9:60一64。何小映,杜永平。一种温度无线传输系统设计J。现代电子技术应用。2006(15:119-120.石东海。单片机数据通信技术从入门到精通M。西安:西安电子科技大学出版社,2002
18、。(责任编辑孙晓玲 23456rL一rrLr一种智能无线数据采集系统的设计与实现作者:佘乾顺, 马胜前, 张光南, 胡玫, SHE Qianshun, MA Sheng-qian, ZHANG Guangnan, HU Mei作者单位:佘乾顺,马胜前,胡玫,SHE Qianshun,MA Shengqian,HU Mei(西北师范大学,物理与电子工程学院,甘肃,兰州,730070, 张光南,ZHANG Guang-nan(西北师范大学,物理与电子工程学院,甘肃,兰州,730070;宝鸡文理学院,计算机科学系,陕西,宝鸡,721007刊名:西北师范大学学报(自然科学版英文刊名:JOURNAL O
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