基于單片機的數據采集與無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統的研究

摘要：數據采集技術(shù)和無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統是信息科學(xué)的重要分支，它在很多方面都有重要應用。基于此選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統，使用無(wú)線(xiàn)傳輸在數據采集后進(jìn)行處理；通過(guò)對硬件電路設計及軟件編程達到信息傳遞的目的。該電路簡(jiǎn)單，性能穩定，測量精度和靈敏度高，成本較低，適合實(shí)際應用。
關(guān)鍵詞：STC89C52RC芯片；ADC0809；數據采集；無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統

0 引言
數據采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，它不僅應用在智能儀器方面，而且還在現代工業(yè)生產(chǎn)中、軍事科學(xué)方面得到了廣泛應用，無(wú)論是過(guò)程控制、狀態(tài)監測，還是故障診斷、質(zhì)量檢測，都離不開(kāi)數據采集系統。因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn)，使得基于單片機為核心的數據采集系統在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。
基于單片機的數據采集系統通常采用的是兩種方法來(lái)實(shí)現數據采集：一種是將數據采集部分做成板卡插入微機擴展槽來(lái)實(shí)現數據采集，即A／D轉換器件直接與微機總線(xiàn)接口連接。這種基于微機的系統集成數據采集系統的方式，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(shí)隨地進(jìn)行使用。另外一種方法是將數據采集部分做成獨立的系統，有自己的微處理器，微機通過(guò)串口與數據采集裝置通訊，從而實(shí)現數據采集。
無(wú)線(xiàn)傳輸在數據采集后的處理中表現出了很大的靈活性，省去了錯綜復雜的線(xiàn)路，可輕易地實(shí)現多人實(shí)時(shí)共享，因此我們必須把測試后的連續數據發(fā)射出去以便讓更多的人利用。測試數據的發(fā)射就是要設計一個(gè)能針對由各種傳感器采集來(lái)的信息進(jìn)行無(wú)線(xiàn)發(fā)射的電路系統，這樣可以更好地利用數據并對數據進(jìn)行全面的共享等。
無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統采用無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。利用導體中電流強弱的改變會(huì )產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電波這一現象，通過(guò)調制可將信息加載于無(wú)線(xiàn)電波之上。當電波通過(guò)空問(wèn)傳播到達收信端，電波引起的電磁場(chǎng)變化又會(huì )在導體中產(chǎn)生電流。通過(guò)解調將信息從電流變化中提取出來(lái)，就達到了信息傳遞的目的。

1 方案設計
1．1 系統工作原理
本系統選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統，具有體積小，便于攜帶，功耗低等特點(diǎn)，而且價(jià)格低，配置靈活，開(kāi)發(fā)成本較低。
如圖1所示，整個(gè)數據采集系統以單片機為控制核心器件，由ADC0809數模轉換器對輸入的被測物理量進(jìn)行數據采集，將采集的數據轉換后送單片機處理，然后再將處理過(guò)后的數據通過(guò)nRF905進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，這一過(guò)程均通過(guò)C語(yǔ)言編程控制。實(shí)際上，這一系統就是以模數轉換器ADC為核心的信息采樣系統。

數據采集系統必須具有一個(gè)通信接口與微機進(jìn)行數據的傳輸，微機與數據采集系統的通信可以通過(guò)電纜進(jìn)行數據傳輸，選用無(wú)線(xiàn)射頻芯片nRF905完成無(wú)線(xiàn)通信電路，nRF905片內集成了電源管理、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／解碼由片內硬件完成，無(wú)需用戶(hù)對數據進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。

2 硬件電路設計
2．1 芯片介紹
STC89C52RC單片機是以8051為基核開(kāi)發(fā)出的CMOS工藝單片機產(chǎn)品，這一類(lèi)單片機產(chǎn)品統稱(chēng)為80C51系列。
ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉換器。
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(gè)ISM頻道(可以免費使用)。nRF905可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動(dòng)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(shí)電流只有11 mA，在接收模式時(shí)電流為12．5mA。nRF 905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調制器，一個(gè)帶解調器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調節器組成。Sho ckBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導碼和CRC，可以很容易通過(guò)SPI接口進(jìn)行編程配置。