一種壓力傳感器的無(wú)線(xiàn)數據傳輸裝置的設計

2004年8月A版

摘  要： 采用無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊，結合單片機控制，設計一種壓力傳感器的無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統。實(shí)際調試表明：性能達到了設計要求，傳輸距離達到幾十米。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)發(fā)射和接收；單片機；數據采集

引言

　　在當今信息化時(shí)代，各種信息的感知、采集、轉換、傳輸和處理的功能器件——傳感器，已經(jīng)成為各個(gè)應用領(lǐng)域，特別是自動(dòng)監測、自動(dòng)控制系統中不可缺少的重要技術(shù)工具。在有些領(lǐng)域由于條件所限，采用普通有線(xiàn)電纜引出信號是無(wú)法滿(mǎn)足要求或者跟本無(wú)法實(shí)現的。近幾年，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，特別是數字電路和射頻電路工藝的進(jìn)步，使得無(wú)線(xiàn)通信更加經(jīng)濟、可靠。本文采用專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，設計了一種基于壓力傳感器的無(wú)線(xiàn)數據采集方案。

系統總體設計

　　本系統由數據采集發(fā)送、數據接收處理兩部分組成。數據采集發(fā)送部分主要以單片機為核心，還包括傳感器、信號調理電路、數模轉換電路及數據發(fā)送模塊。數據接收處理則是對接收到的數據進(jìn)行數碼顯示。系統總體框圖示于圖1。

數據采集

　　該系統采集主要以Atmel公司的AT89C51單片機為控制處理核心，由它完成對數據的采集處理以及控制數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。AT89C51單片機是一種低功耗/低電壓/高性能的8位單片機，片內帶有一個(gè)4KB的可編程／可擦除／只讀存儲器；其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容。信號條理電路主要是采用儀表放大器AD623對傳感器采集到的微弱差分信號進(jìn)行放大，AD623是美國ADI公司的一種低價(jià)格，高性能的儀表放大器。數模轉換電路采用ICL7135將采集到的模擬數據轉換為數字數據。它是四位半的雙積分A/D轉換器，具有精度高、價(jià)格低廉、抗干擾能力強的優(yōu)點(diǎn)。

　　數據經(jīng)過(guò)調理和數模轉換送入單片機，單片機對接收到的數據進(jìn)行處理，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊和接收模塊將壓力數據送入數碼顯示電路顯示數據。

無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)系統

　　收發(fā)系統由發(fā)射單元(圖2)和接收單元(圖3)兩部分組成。工作原理是：?jiǎn)纹瑱C將4位并行數據輸出至編碼器PT2262，PT2262對4位并行數據進(jìn)行編碼，轉換成串行信號送入發(fā)射模塊F05C，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去；接收模塊則是將收到的信號進(jìn)行解調，然后送入解碼器PT2272解碼，解碼出4位并行數據。

　　本系統采用了專(zhuān)用發(fā)射模塊F05C和接收模塊J04E，該對模塊是專(zhuān)為這種編碼電路無(wú)線(xiàn)傳輸而設計的低速數傳模塊。該模塊采用SMT樹(shù)脂封裝，體積小巧，工作在315MHz頻率上，可以長(cháng)時(shí)間連續發(fā)送和接收。發(fā)射模塊F05C采用聲表諧振器穩頻，頻率一致性較好，免調試，特別適合多發(fā)一收無(wú)線(xiàn)遙控及數據傳輸系統。它具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，12V為最佳工作電壓，發(fā)射電流約5-8mA。而且F05C內含隔離調制電路消除輸入信號對射頻電路的影響,信號直接耦合,性能穩定編碼信號可以直接連接到F05C的數據輸入端。接收模塊J04E采用獨特的超再生電路結構，內含放大整形，輸出數據信號可以直接至解碼器，使用極為方便，是一種性?xún)r(jià)比較好的超再生模塊。，J04E具有極低功耗，3V時(shí)只消耗0.2mA電流，可長(cháng)期處于待機狀態(tài)。

　　編解碼器PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路。發(fā)送端PT2262輸出12位編碼，高8位為地址，低4位為數據。發(fā)送時(shí)以高位在前，低位在后的順序逐次發(fā)送這12位碼，其中地址碼的邏輯狀態(tài)為“0”，“1”，“懸空”，數據碼的邏輯狀態(tài)為“0”，“1”。接收端PT2272接收到的地址與自身設置的地址相同時(shí)，才將接收到的數據進(jìn)行解碼，并輸出。

　　PT2262編碼器的A0~A7引腳為地址引腳，每一位有三種邏輯狀態(tài)：“1”，“0”，“懸空” ，任意組合可提供6561個(gè)地址碼； D0~D3引腳為數據引腳，每一位有“0”，“1”兩種狀態(tài); OSC1,OSC2為震蕩器引腳，外接振蕩電阻就可以產(chǎn)生振蕩；TE引腳為發(fā)送使能端，給它一個(gè)低電平，就可以觸發(fā)振蕩器產(chǎn)生振蕩，地址和輸入的數據一起被編碼，經(jīng)DOUT引腳輸出經(jīng)調制的串行數字信號，8位地址碼和4位數據碼組成一個(gè)碼字，A0為首位。PT2272是與PT2262配對的解碼器，其中地址碼A0~A7的設置必須與PT2262相同才能將接收到的數據鎖存并輸出；DIN為數據輸入引腳，VT為有效輸出解碼有效確認輸出端(常低)，解碼有效變成高電平。PT2262每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對后，VT引腳才輸出高電平，與此同時(shí)接收到的數據D0~D3鎖存并輸出。

顯示電路

　　為簡(jiǎn)化電路，降低成本，本系統采用動(dòng)態(tài)掃描驅動(dòng)。數碼管的驅動(dòng)包括位選驅動(dòng)和段選驅動(dòng)，段選驅動(dòng)用段選線(xiàn)控制顯示不同的字符，位選驅動(dòng)用位選線(xiàn)控制顯示器的某一位的亮暗。本系統采用P1口低4位驅動(dòng)4位BCD鎖存/譯碼/驅動(dòng)器MC14543，MC14543的輸出接LED的七段輸入，直接驅動(dòng)數碼管。位選驅動(dòng)采用反相器74LS04驅動(dòng)，所以用單片機編程實(shí)現軟件位掃描時(shí)，對共陰的數碼管位選應進(jìn)行反相賦值。顯示過(guò)程為：(1)將數據送入MC14543中，經(jīng)過(guò)譯碼驅動(dòng)數碼管；(2)將位選信號送入74LS04，反向后驅動(dòng)顯示器的某一位亮，并延時(shí)。(3)修改數據指針到下一個(gè)要顯示字符并重復上述過(guò)程。

結語(yǔ)

　　本文介紹了一種基于壓力傳感器的無(wú)線(xiàn)數據采集發(fā)送方案，試驗表明傳輸距離達到了幾十米，它適合于不方便連線(xiàn)的測試及遠程顯示場(chǎng)合。

參考文獻：

1.      毋偉，張靜.高穩定無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊F05A.現代通信，1999.10