新型無(wú)線(xiàn)傳感器遙測系統設計方案

　　本系統采用摩托羅拉公司的編碼器MC145026及譯碼器MC145027。MC145026/27是Motorola公司生產(chǎn)的用于通信的配對芯片,它是一種低壓CMOS編譯碼器件，具有較強的抗干擾能力，廣泛應用于遙控遙測電路[5]。它們的基本特性是：

　　(1)當編碼器發(fā)送腳TE(14腳)接地(低電平時(shí))，編碼器將5位地址及4位數據以不同的脈沖編碼方式串行輸出，每發(fā)送一次，編碼器自動(dòng)送出兩串相同的地址、數據脈沖串(由15腳輸出)。

　　(2)譯碼器接收到編碼器發(fā)送的第一串脈沖信號后，若譯碼器的5位地址與編碼器的5位地址完全相同，則將傳送來(lái)的4位數據送入寄存器;接到第二串脈沖信號，再經(jīng)過(guò)第二次核對，若地址無(wú)誤，數據與第一次相符，才將4位數據送到輸出端并鎖存;VT腳由低電平變高電平，表示接收信號，此高電平一直保持到有新的數據輸入或間隔4次數據傳輸的時(shí)間而無(wú)新的數據輸入為止。

　　(3)每傳輸一次所需要的時(shí)間取決于內部振蕩器的工作頻率，由片外的RC參數決定。振蕩頻率可在1.71~362KHz范圍內選取。

　　(4)靜態(tài)電流特別小，編碼器小于1uA，譯碼器一般也小于100uA。

　　3.1.3數據處理單元設計

　　系統采用了單片機AT89S53，完成對所需測量的參數進(jìn)行定時(shí)采集、計算、誤差處理、存儲以及數據的發(fā)送控制等。 AT89S53是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含12k Bytes ISPD串行編程可反復擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲器，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S53可為許多嵌入式控制應用系統提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。

　　AT89S53單片機設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計數器，串行口，外中斷系統可繼續工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。

　　A/D變換器輸出的Q0～Q3及DS1～DS4采用查詢(xún)方式將千、百、十、個(gè)位數輸入單片機，并將這4位數分別存入RAM中。輸入的數據可以是正值或負值，這可根據千位的Q2來(lái)判斷：Q2=1時(shí)，數據為正;Q2=0時(shí)，數據為負。通過(guò)軟件來(lái)判別Q2是否為1，即可確定符號位的正負。由單片機程序控制，順序地將符號位、千位、百位、十位、個(gè)位數逐位地通過(guò)單片機輸出到無(wú)線(xiàn)通信芯片。單片機除了上述功能外，它還可以利用軟件進(jìn)行計算和數據處理，對非線(xiàn)性傳感器進(jìn)行校正，或對某些有規律的誤差進(jìn)行自動(dòng)補償，這樣可充分發(fā)揮單片機的功能，并提高測量的精度。

　　3.1.4無(wú)線(xiàn)通信單元設計

　　無(wú)線(xiàn)通信模塊采用Chipcon 公司的CC2420 作為該模塊的核心器件。該芯片是符合IEEE802. 15. 4 規范、工作在2. 4 GHz ISM 公用頻道的射頻收發(fā)器[6]。該收發(fā)器低功耗、抗干擾能力強，具有輸出強度和收發(fā)頻率可編程等特點(diǎn)。一般相近兩個(gè)節點(diǎn)間的通信距離為10 ～ 100 m，在加大無(wú)線(xiàn)發(fā)射功率后，可增加到1 ～ 3 km。其最大收發(fā)速率為250kbps。該芯片還具有硬件加密、抗鄰頻道干擾能力強、安全可靠、抗毀性強等特點(diǎn)。

　　由CC2420 實(shí)現物理層的數據收發(fā)和底層控制，通過(guò)SFD，FIFO，FIFOP 和CCA4 個(gè)引腳表示收發(fā)數據的狀態(tài); 處理器通過(guò)SPI接口與CC2420 交換數據、發(fā)送命令。CC2420通過(guò)簡(jiǎn)單的四線(xiàn)(SI、SO、SCLK、CSn)與SPI兼容串行接口配置，這時(shí)CC2420是受控的。AT89S53的SPI工作在主機模式，它是SPI數據傳輸的控制方，CC2420設為從機工作方式。AT89S53與CC2420引腳連接圖如圖2所示。

　　圖2 AT89S53與CC2420引腳連接圖

　　CC2420的外圍電路包括晶振時(shí)鐘電路、射頻輸入/ 輸出匹配電路和微控制器接口電路三個(gè)部分。CC2420可以通過(guò)4線(xiàn)SPI總線(xiàn)設置芯片的工作模式,并實(shí)現讀/ 寫(xiě)緩存數據,讀/ 寫(xiě)狀態(tài)寄存器等。通過(guò)控制FIFO和FIFOP管腳接口的狀態(tài)可設置發(fā)射/ 接收緩存器。CC2420通過(guò)SI引腳接收從單片機AT89S53輸出的數據信號，并通過(guò)SO引腳把數據發(fā)送出去。