基于ADuC841的数据采集及无线收发系统

2010-03-01 13:28:22来源: 电子设计工程 关键字:数据采集  无线传输  ADuC841  SPI接口

  1 引言

  传统的测控现场都是通过有线方式发送、接收数据。但有线发送在一些特殊条件下并不适合,不但成本高,而且测量精度低。因此,这里提出一种基于ADuC841数据采集及无线收发系统的设计方案。

       2 数据采集部分的设计

       ADuC841采集系统由模拟多路开关、温度传感器、采样保持电路、12位逐次逼近A/D转换器、+2.5 V参考电压组成。ADuC841的模拟输入端电压有效范围与参考电压有关。当ADuC841采用内部参考电压时,其有效输入范围为0~+2.5 V。ADuC841可工作在-40℃~+85℃的工作级温度范围内,有3 V和5 V两种供电方式。该A/D转换器模块包含8通道12位、单电源供电A/D转换器,其采样频率最高可达420 kS/s(2.38μs),在要求高速数据采集的应用中,为防止A/D转换器采样结果丢失,可采用DMA模式。ADuC841微控制器A/D转换器共有3个控制寄存器:ADCCON1~ADC-CON3,其运行模式、转换和采集时间完全取决于这3个控制寄存器的设置。其中控制寄存器ADCCON1控制A/D转换器转换和采集时间、硬件转换模式及掉电模式:控制寄存器ADCCON2设置A/D转换器通道及转换模式;而控制寄存器ADCCON3控制各种校准模式和指示A/D转换器忙状态。图1给出数据采集电路。

数据采集电路

  3 无线收发部分的设计

  无线收发部分采用nRF905单片射频收发器,它可工作于433/868/915 MHz 3个:ISM(工业、科学和医学)频道,内部集成有频率调制器、带解调器的接收器、功放、晶体振荡器和调节器。nRF905主要特点:频道间的转换时间小于650 μs。工作电压为1.9~3.6 V,32引脚QFN封装。自动产生前导码和CRC校验码,可很容易通过SPI接口编程配置。外围器件连接简单,无需外部SAW滤波器。nRF905有ShockBurst TM发送ShockBurst RM接收两种工作模式以及掉电和SPI编程模式、STANDBY和SPI编程模式两种节能模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_IN、PWR_UP这3个引脚设置决定。图2为nRF905发射模块电路。

nRF905发射模块电路

  ADuC841通过其内部集成的SPI接口控制nRF905的发射,接口电路如图3所示。SPI串口能够同步发送和接收8位数据,即双工工作方式。SPI接口有4条线:串行时钟线(SCLOCK)、主机输入从机输出数据线(MISO)、主机输出从机输人数据线(MOSI)和低电平有效的从机选择(SS)。

接口电路

  接收模块电路采用STC89C52单片机控制nRF905的接收,模拟SPI通信,将接收到的数据通过串口上传到PC机显示。这里选用成本较低的STE89C52,可降低整个系统成本。图4为接收模块电路。该数据采集及无线收发系统利用ADuC841单片机的采集功能来检测模拟信号,利用该单片机的SPI接口与nRF905进行通信。实现数据的无线收发,从而构成一种实用的数据采集系统。

接收模块电路

  4 试验结果

  在实验室中对该系统设计进行测试。其中一个应变对应0.002 mV,A/D转换器的参考电压为2.5 V,测试中分别选取100、300、1 000不同的微应变时所对应的电压值,然后进行无线发射。实际测量结果见表1所示,由表1可看出:3次测得值均在允许的误差范围内,无线数据的发送和接收完全相同,满足实际工程应用标准。

实际测量结果

  5 结束语

  数据采集在工程实际中应用广泛,设计种类多种多样。该数据采集系统采用ADuC841单片机和nRF905单片射频收发器设计,实现了数据采集以及实时发送,整个系统设计简单,数据传输稳定,便于远距离测量。

关键字:数据采集  无线传输  ADuC841  SPI接口

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2010/0301/article_2085.html
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