毕业设计（论文）-基于单片机无线传输的数据采集系统.doc

系统总体设计
第一节引言
数据采集技术是信息科学的一个重要部分,广泛地应用到测量、监测、工业控制、诊断、科学试验等各个领域中。例如,当监测一些对人体有害的环境时,工作人员现场监测就可能对人的生命构成危害,这时我们可以采用测量站在线监测、工作人员在主控站查看数据的方式。
通信已经成为人类生活不可或缺的一部分。传统上,通信是由电线、电缆以及光缆等物质媒介来传输的,但随着通信事业的发展,传统的通信传输已经跟不上需求,这就需要一个新的传输方式来支持未来通信。无线数据传输,它不仅简单、方便而且还成本低廉,受到普遍欢迎,其开发的潜质也是有目共睹的。
第二节系统方案

实现无线数据传输,利用温度传感器采集现场的温度,由模/数转换器ADC将现场模拟信号(即电压)转化成数字信号,送给微处理器处理,最后通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。

 一般的数字采集系统,是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号,经模/数转换器ADC采样、量化、编码后,为成数字信号,存入数据存储器,或送给微处理器,或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是这样一套利用无线手段,将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。在本系统中采用无线传输模组nRF2401A。
第三节系统主要功能及组成
本系统由测量站和主控站两部分组成。测量站实时采集温度和电压,并将采集到的数据传送到主控站。主控站可以实时接收测量站的数据,并显示当前时间。
测量站的主要部分是STC89C52单片机及其控制的外围电路,其外围电路有检测部分和无线发射部分。此外,为了方便调试还增加了显示部分、串口和控制部分。测量站的硬件框图如图1-1所示:
图1-1 测量站框图
(1)检测部分采用温度传感器DS18B20和模数转换ADC0809。
(2)无线发射部分采用无线模块nRF2401A模块。
(3)显示部分采用LCD液晶显示器1602以及LED。
(4)串口部分采用电平转换芯片MAX232。
(5)控制部分采用按键。
主控站的主要部分是STC89C52单片机及其控制的外围电路,其外围电路有显示部分和无线接收部分,此外,为了方便调试还增加了串口和控制部分。测量站和主控站的硬件框图如图1-2所示:
图1-2 主控站框图
(1)显示部分采用LCD液晶显示器1602以及LED。
(2)无线接收部分采用无线模块nRF2401模块。
(3)串口部分采用电平转换芯片MAX232。
(4)控制部分采用按键。
硬件设计
第一节主要元件技术说明

STC89C52是宏晶科技生产的一款单片机。它集Flash程序存储器、通用8位微处理器于一体。它与51系列单片机完全兼容,但它的存储和抗干扰能力更强,处理速度更快,功耗更低。可广泛应用于各种控制领域。STC89C52引脚图如图2-1所示:
图2-1 STC89C52引脚图
STC89C52主要性能参数:
·与MCS-51产品指令系统完全兼容
·8k字节在系统编程Flash闪速存储器
·10000次擦写周期
·~
·全静态工作模式:0Hz~80MHz
·128×8字节内部RAM
·32个可编程I/O口线
·3个16位定时/计数器
·6个中断源
·全双工串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式
·有看门狗功能

nRF2401是单片射频收发芯片,~ ISM频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低,以-5dBm的功率发射时,,接收时工作电流只有18mA,多种低功率工作模式,节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线,同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合,如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。
1、芯片管脚连接及功能描述
表2-1 nRF2401A引脚及功能
2、主要性能参数:
·可以进行无线数据发送和接收
·工作电压:
·0~1M数据传输速率
·~
·125阶(梯度1MHz)收发频率
·地址检验和CRC校验
3、使用nRF2401A时需要注意的地方:
(1)并不是 18 个Byte 的命令字全部需要写入,通常我们只需要写后 15 个 Byte 即可;
(2)15个 Byte 的命令字在 文件中通过 InitData[15]定义,用户需根据自己的通信格式对之进行修改;