无线数据采集系统设计_技术

无线数据采集系统的设计方案

摘　要：在工业控制领域，常常需要采集大量的现场数据，然后传输给主机进行处理。而目前数据传输通常使用的是RS485或者是CAN等网络。这些网络均基于有线传输，他们在使用中不仅要考虑成本因素，还要考虑数据传输中的干扰因素。而无线传输相对具有一定的优势，成本相对低，并且传输中的干扰也较少，这也在一定程度上提高了传输的可靠性。设计了一个基于PTR2000无线传输模块的数据采集系统。该实例对其他相类似的无线数据采集、无线数据传输应用具有一定的参考价值。

　
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 *** 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 ADUC812,pdf datasheet (with Embedded Flash MCU)

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 *** 作如同对外部存储器 *** 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。

　　各管脚说明如下：
　　P1：VCC，电源输入端，接2．7～5．25 V。

　　P2：CS，频道选择，CS＝0选择工作频道1，即433．92 MHz；CS＝1选择工作频道2，即434．33 MHz。

　　P3：DO，数据输出。

　　P4：DI，数据输入。

　　P5：GND，接地端。

　　P6：PWR，节能控制，PWR＝1，正常工作状态；PWR＝0，待机微功耗状态。

　　P7：TXEN，发射接收控制，TXEN＝1模块处于发射状态，TXEN＝0模块处于接收状态。

3　采集系统的编程

3．1　单片机ADUC812编程 ADuC812中文资料pdf
　　程序在初始化了各种参数以后，开始不断循环，查询A/D端口，将各路A/D端口的数据不断采集，并通过串口输入PTR2000，由PTR2000将数据传输出去；同时该模块不断查询串口，若有由PTR2000通过串口输入的数据，及时将数据输出到D/A端口。本程序采用C语言编程，主程序为main()。

　　注：FFH开始采集数据标志；EEH结束标志。

3．2　AT89C51单片机编程 AT89C51中文资料

　　AT89C51负责传输数据，一方面他通过PB口与USB100的并行数据口相连，负责从USB100接收或者将数据传输给USB100模块；另一方面AT89C51通过串口与另一块PTR2000相连，负责将从USB100模块接收的数据传给PTR2000，或者将从PTR2000模块接收的数据传给USB100模块。他的程序与ADUC812的程序相似，区别在于他没有开始和结束标志，并且他查询的是USB100模块是否有数据输出和串口是否接收到PTR2000传来的数据。

3．3　工控机编程

　　在工控机上安装好USB100模块的专用驱动程序后，USB100即可作为一个标准的设备来编程，可以按照与串口完全一样的方法进行编程。在本次设计中采用了VC编程，在VC中采用MSComm控件，将USB接口作为一个标准的串口使用。程序分为两部分：一部分是USB接口程序；另一部分是应用程序部分。将由ADUC812采集到的A/D数据用直观的图像的方法显示出来。