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在當今信息化時代，各種信息的感知、采集、轉換、傳輸和處理的功能器件——傳感器，已經成為各個應用領域，特別是自動監測、自動控制系統中不可缺少的重要技術工具。在有些領域由于條件所限，采用普通有線電纜引出信號是無法滿足要求或者跟本無法實現的。近幾年，無線通信技術取得了很大的進步，特別是數字電路和射頻電路工藝的進步，使得無線通信更加經濟、可靠。本文采用專用無線收發模塊，設計了一種基于壓力傳感器的無線數據采集方案。 系統總體設計 本系統由數據采集發送、數據接收處理兩部分組成。數據采集發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送模塊。數據接收處理則是對接收到的數據進行數碼顯示。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線傳輸。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行放大，AD623是美國ADI公司的一種低價格，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、價格低廉、抗干擾能力強的優點。 數據經過調理和數模轉換送入單片機，單片機對接收到的數據進行處理，然后通過無線發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。 無線數據收發系統 工作原理是：單片機將4位并行數據輸出至編碼器PT2262，PT2262對4位并行數據進行編碼，轉換成串行信號送入發射模塊F05C，通過天線發射出去；接收模塊則是將收到的信號進行解調，然后送入解碼器PT2272解碼，解碼出4位并行數據。 本系統采用了專用發射模塊F05C和接收模塊J04E，該對模塊是專為這種編碼電路無線傳輸而設計的低速數傳模塊。該模塊采用SMT樹脂封裝，體積小巧，工作在315MHz頻率上，可以長時間連續發送和接收。發射模塊F05C采用聲表諧振器穩頻，頻率一致性較好，免調試，特別適合多發一收無線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，是一種性價比較好的超再生模塊。，J04E具有極低功耗，3V時只消耗0.2mA電流，可長期處于待機狀態。 編解碼器PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路。發送端PT2262輸出12位編碼，高8位為地址，低4位為數據。發送時以高位在前，低位在后的順序逐次發送這12位碼，其中地址碼的邏輯狀態為“0”，“1”，“懸空”，數據碼的邏輯狀態為“0”，“1”。接收端PT2272接收到的地址與自身設置的地址相同時，才將接收到的數據進行解碼，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：“1”，“0”，“懸空” ，任意組合可提供6561個地址碼； D0"D3引腳為數據引腳，每一位有“0”，“1”兩種狀態; OSC1,OSC2為震蕩器引腳，外接振蕩電阻就可以產生振蕩；TE引腳為發送使能端，給它一個低電平，就可以觸發振蕩器產生振蕩，地址和輸入的數據一起被編碼，經DOUT引腳輸出經調制的串行數字信號，8位地址碼和4位數據碼組成一個碼字，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每次發射時至少發射4組字碼，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT引腳才輸出高電平，與此同時接收到的數據D0"D3鎖存并輸出。 顯示電路 為簡化電路，降低成本，本系統采用動態掃描驅動。數碼管的驅動包括位選驅動和段選驅動，段選驅動用段選線控制顯示不同的字符，位選驅動用位選線控制顯示器的某一位的亮暗。本系統采用P1口低4位驅動4位BCD鎖存/譯碼/驅動器MC14543，MC14543的輸出接LED的七段輸入，直接驅動數碼管。位選驅動采用反相器74LS04驅動，所以用單片機編程實現軟件位掃描時，對共陰的數碼管位選應進行反相賦值。顯示過程為：(1)將數據送入MC14543中，經過譯碼驅動數碼管；(2)將位選信號送入74LS04，反向后驅動顯示器的某一位亮，并延時。(3)修改數據指針到下一個要顯示字符并重復上述過程。 結語 本文介紹了一種基于壓力傳感器的無線數據采集發送方案，試驗表明傳輸距離達到了幾十米，它適合于不方便連線的測試及遠程顯示場合。 |
