无线数据采集系统的设计方案

2011-12-15 09:15:59来源: 互联网
1 引 言

  在工业控制现场,常常需要采集大量的现场数据,如电压、电流、温度、湿度、气压等,并将这些数据采集模块采集的数据传输到主机进行处理,由主机根据处理的结果,将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。目前数据的传输基本是基于有线的网络,如RS485,CAN等。这些有线的网络一般具有成本比较高、维护不方便等缺点。而无线传输相对具有一定的优势,如成本低、可靠性高、维护方便等。本文介绍一个基于PTR2000无线数据采集系统。通过本系统,不仅能了解数据采集的一般过程以及一般数据采集系统的构成,还能了解PTR2000模块、ADUC812单片机、USB100模块的功能。该系统最高传输速度可达19.2 kb/s。

2 系统原理

  该系统由工控机、USB100、AT89C51单片机、PTR2000(2块)、ADUC812单片机构成。

2.1 ADUC812高性能单片机  

  Anolog Device公司的ADUC812高性能单片机由与 8051兼容的内核[1]、片内外围设备、电源单元和模拟单元组成。8051兼容的内核额定的工作频率是12 MHz(最大可达16 MHz),3个16 b定时计数器,功能包括看门狗定时器、电源监视PSM、高速ADC以及DMA控制器。片内有8 kB的闪速/电可擦除程序存储器,640 B的闪速/电可擦除数据存储器和256 B的片内数据RAM,支持16 MB的外部数据存储空间和64 kB的外部数据寻址空间,为多处理器接口和I/O扩展提供了32条可编程的I/O口线,端口3有高电流驱动能力,同时具有标准的UART接口和可配置的I2 C端口或SPI端口。模拟单元包括8通道、高速(200 kb/s)自校准12 b ADC、片内4OPPM/C电压基准、2个电压输出DAC和片内温度传感器等,可构成一个强大的12 b数据采集系统。

2.2 USB100通用串行总线协议模块

  USB100是基于ASIC设计的,内部封装了USB1.1全部协议以及多达384 B的发送缓冲区和128 B的接收缓冲接口,对USB接口的操作如同对外部存储器操作一样方便,由USB100模块完成全部协议的转换和封装,使开发 过程变得十分简单。

  各管脚说明如下:

  P1~P9,P16,NC:空脚。

  P10,VCC:输出,+5 V输出,提供给外部MCU使用,最大400 mA。

  P11,USBVCC:输入,USB接口的电源脚。P12~P13,D+,D-:输入/输出,USB数据线。P14~P15,GND:电源地。

  P17,RXE:输出,高表示模块没有数据输出;低表示模块有数据输出,可以读数据。

  P18,TXE:输出,高表示模块发送缓冲区已满;低表示发送缓冲区为空,可以发送数据。

  P19,WR:输入,将8 b并行总线上的数据锁存入内部缓冲区。

  P20,RD:输入,允许内部接收缓冲区数据通过8 b并行总线读出。

  P28~P21,D0~D7:8 b双向数据线,他是一个8 b并口,USB100通过他与单片机交换数据。

  USB100模块的控制时序:

  发送时序 当单片机检测到USB100模块TXE为低时,表示内部发送缓冲区允许发送数据到USB端口,可以 将数据通过8 b数据总线发给USB100模块,发送数据锁存由WR控制,USB100模块TXE为高时,禁止发送数据。

  接收时序 当单片机检测到USB100模块RXF为低时,表示内部接收缓冲区有来自USB端口的数据,可以通过8 b数据总线将数据读入发给USB100模块,接收数据锁存由RD控制,接收时序如图5所示。

2.3 PTR2000无线传输模块

  PTR2000是一个小型、超低功耗无线数据收发模块。 该模块工作频率为国际通用的数传频段433 MHz[3],采用了FSK调制,抗干扰能力强,采用了DDS+PLL频率合成技术,频率稳定性极好,灵敏度达到-105 dPm,最大发射功率为+10 dPm,工作电压2.7~5.25 V,具有2个工作频道,工作最高速度可达19.2 kb/s(也可工作在其他频率,如9 600 b/s),可直接与CPU串口使用如8031等,也可以接计算机RS232串口,软件编程非常方便。由于该模块采用了低发射功率、高灵敏度设计,使用无需申请许可证。

[1] [2]

关键字:无线数据采集

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/1215/article_4189.html
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