一種基于CC1010的智能小球測風(fēng)系統設計

　　2.硬件部分

　　2.1 數據采集芯片的選擇

　　我們選擇了CHI PCON公司的CC1010芯片。CC1010是根據SmartRF 技術(shù)，在0.35um CMOS工藝下研制出的一種內嵌8051單片機的單片可編程UHF收發(fā)器芯片，該芯片除了以8051技術(shù)為核心外，還內嵌32kB的Flash存儲器、2048+ 128 B的SRAM，以及3通道10 bit A /D轉換器、4個(gè)定時(shí)器、2個(gè)PWM、2個(gè)UART、RTC、看門(mén)狗電路、SP I、DES編碼和26個(gè)通用I/O。芯片的高度集成結構使其具有高速度、高靈敏度性、低功耗、低成本、集成單片機和位判決、同步、頻率靈活性等特點(diǎn)。通過(guò) Chipcon公司提供的Windows界面下使用的SmartRF Studio軟件，CC1010芯片對于不同的應用場(chǎng)合能配置出最佳性能。SmartRF Studio將根據用戶(hù)輸入的各項參數給出所有必需的CC1010 芯片配置信息，這些16進(jìn)制數作為CC1010芯片的配置信息將被輸入到微控制器中。根據配置信息，寄存器能改變以下主要參數：接/發(fā)送模式，傳輸率和數據格式(NRZ、曼徹斯*或UART接口)，頻率合成主要參數，頻率合成鎖定指示模式，可選RSSI或外部IF以及晶體振蕩開(kāi)/關(guān)模式等。

　　同時(shí)，由于CC1010芯片是以一個(gè)有長(cháng)遠應用背景的8051內核為核心，很多行的8051開(kāi)發(fā)軟件、開(kāi)發(fā)工具，都可以用于該芯片的軟件開(kāi)發(fā)，例如著(zhù)名的的KEIL C51開(kāi)發(fā)工具和UV2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等。

　　2.2系統無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊設計

　　CHI P CON公司的C C 1 0 1 0芯片內部有射頻接收發(fā)射器(RFTransceiver)，CC1010 UHF RF收發(fā)器為低功耗，低電壓應用而設計的，采用的頻率為ISM(IndustrialScientific Medical)頻段，此頻段主要是開(kāi)放給工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué)三個(gè)機構使用，和SRD (Short RangeDevice)頻段在315、433、868、915等頻段，但也可以通過(guò)軟件編程使其工作在300~1000 MHZ范圍。內部具備快速鎖相環(huán)設置功能，可采用跳頻協(xié)議。在FSK調制模式下，數據速率可達到76.8K波特。

　　主要特點(diǎn)： 接收靈敏度-107dBm (典型) ; 輸出功率可以調整，最大+10 dBm。

　　2.3 USB轉串口芯片的選擇

　　本系統選擇了FTDI公司推出的FT232RL USB-UART橋聯(lián)器，它具有板載EEPROM和主時(shí)鐘發(fā)生器、3.3V LDO調節器、復位發(fā)生器和USB終端電阻?？蓪?shí)現USB到串行UART接口的轉換，也可轉換到同步，異步BIT-BANG接口模式。提供各操作系統下的驅動(dòng)。FT232RL內部主要由USB收發(fā)器、串行接口引擎(SIE)、USB協(xié)議引擎、先進(jìn)先出(FIFO)控制器，波特率發(fā)生器、時(shí)鐘乘法器/驅動(dòng)器、3.3V穩壓模塊、內部12MHz的振蕩器和通用異步收發(fā)器(UART)控制器等部分組成。

　　對于與R S 2 3 2 接口部分，UART主要用來(lái)完成RS232接口的串行和并行之間的數據轉換。

　　FT232RL提供完整的信號，使其具有通用性，還可以與除RS232之外的其它通信方式進(jìn)行轉換。

　　FT232RL內部的兩個(gè)雙口FIFO緩沖區，一個(gè)是128字節的發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是256字節的接收緩沖器。他們均用于USB數據和 RS232數據的交換緩沖區，UART FIFOController 可以用于處理這兩個(gè)緩沖器與UART收發(fā)寄存器之間的數據傳輸。

　　3.軟件部分

　　在本系統中主要實(shí)現的軟件功能主要由3大部分組成：主機程序、從機程序和計算機程序。在各功能模塊中，主機部分主要實(shí)現數據的接收和發(fā)送給上位機等功能;從機部分主要負責數據采集、發(fā)送數據給主機等功能;上位機部分主要實(shí)現數據分析和處理得出當前小球的位置和對應實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向。

　　在上位機上利用FTDI公司提供的虛擬串行口VCP驅動(dòng)程序，將USB口虛擬成一個(gè)串口，像一個(gè)標準的串口那樣進(jìn)行進(jìn)行外設和PC機的通信。

　　主機和從機的軟件在keil c平臺上進(jìn)行程序設計開(kāi)發(fā)，上位機程序由Visual Basic6.0完成。

　　4.結論

　　本文提出的高效的雙經(jīng)緯儀小球測風(fēng)系統能夠有效的為掌握一個(gè)地區邊界層大氣運動(dòng)規律，研究大氣污染物稀釋、擴散的規律，為工業(yè)布局、城市規劃、新建項目大氣污染預報等提供可靠的資料，具有重要的現實(shí)意義。