基于单片机的数据采集和无线数据传输系统研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于单片机的数据采集和无线数据传输系统研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要 数据采集技术和无线传输系统是信息科学的重要分支，它在很多方面都有重要应用。基于单片机的数据采集与无线传输系统采用高性能无线收发模块、AD转换、AT89S52单片机、串行通信等模块实现了一种可靠、高效的数据采集、传输系统。该电路简单，性能稳定，测量精度和灵敏度高，成本较低，适合实际应用。

关键词 AT89S52；数据采集；无线数据传输

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0014-01

现今，随着时展科学技术在工业中起到越来越重要的作用，为提高工业生产的自动化程度，实现机电一体化，越来越多的自动化机电设备被工厂在产品加工过程中使用，同时机电设备也在不断的发展进步。为了对机电设备的工作状况进行实时监测，从而避免故障发生，提高机器的生产效率，因此要求设备具有良好的故障分析和预测能力，这就说明设备的控制系统中的反馈部分需要具备较好反馈能力。对于反馈控制来说，影响反馈的主要因素是数据的采集及传输。

在工业上，主要有两种常用于控制系统中的数据形式，一种是模拟量还有一种是开关量。在本文中，采集的数据类型主要是模拟量。因此采用的单片机型号为AT89S52，为了更好的实现系统功能，系统中还运用到了高性能的无线收发芯片CC1000、多通道A/D转换器MAX1167、仪表放大器AD623等其他芯片，从而保证系统能够进行稳定、高速的数据采集和无线传输。

1 系统结构及功能分析

系统主要由两大部分组成，即数据接收处理部分和数据采集发送部分，也称为上位机和下位机。上位机主要包括单片机控制系统、无线收发模块以及串行通信模块三大部分。下位机主要包括单片机控制系统、传感器模块、模数转换模块、信号放大模块、无线收发模块等部分。

上位机的其他模块在上位机的单片机控制系统下控制工作，然后通过无线收发模块实现上位机与下位机之间的通信，从而实现数据及控制信息的短距离传输。下位机中，系统通过串行通信模块将无线收发模块接收到的数据传送到设备的控制中心，然后使用传感器收集原始数据，经过放大器后对其输出的模拟量进行一定程度的放大，再A/D转换器进行数模转换将所输出的放大后的模拟量转变为数字量，模拟量经过如此处理之后，最后输入单片机控制系统的就是二进制的数字量数据，只有数字量数据才可以通过系统的无线收发模块以电磁波形式将系统所得数据再传送到上位机进行下一步工作。

2 系统的主要硬件选择

1）AT89S52单片机：本系统使用的单片机型号是AT89S52，它是一个8位微控制器，具有低功耗、高性能等优点，同时具有8K字节的在线系统可编程Flash存储器。AT89S52的基本功能有：40个引脚，8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O接口线，2个数据指针，看门狗定时器等。

2）无线收发模块：在系统的无线收发模块中，采用的是CC1000芯片，CC1000是以Chipoon公司的SmartRF技术为基础制造出来的超高频单片收发通信芯片。其主要使用在300～1000 MHz范围的频率段。CC1000在不需要放大级时也能在百米内的距离间实现数据得稳定传输，对于本系统的近距离传输非常适用。

3）A/D转换器MAX1167：系统的A/D转换器选用的型号为MAX1167。MAX1167具有低功率、4通道、16位精度逐次逼近型模数转换器等特点，其最高采样频率为200K，内部集成了4.096 V的参考电压。在使用4个以上传感器的情况下，选择MAX1168更为合适.因为MAX1168是8通道的芯片。

4）放大器：系统选用的放大器型号是AD623。AD623是一个在单电源（3 V～12 V）下能够提供满电源幅度的输出的集成单电源仪表放大器。当没有接入外接电阻时，AD623在线路中表现为单位增益无放大效果；当接入外接电阻，此时放大器增益最高能够有1000倍。AD623具有与增益成比例增加的交流共模抑制比，这样能够有效地控制误差最小，同时，由于在200 Hz时放大器的共模抑制比不发生变化，因此线路的噪声及谐波会在很大程度上被抑制。虽然AD623可以在单电源下进行优化设计，但当它同样能再双电源（±2.5～6 V）下良好工作。

3 系统的控制流程

1）上位机控制流程：上位机在上电初始化后控制信息通过无线收发模块发送出去，控制信息中应包括有下位机的ID号、采集数据的传感器的编号等。发送结束后，收发模块由发送方式转为接收方式，完成数据的接收，再以串行通信方式将数据输入到设备控制中心从而实现设备操作。当接收数据的个数达到设定值，回到初始状态，上位机再次发出控制信息，采集其他传感器数据，重复上述过程。当自动过程出现障碍，可以通过手动按键选择特定传感器采集数据。

2）下位机控制流程：下位机的初始状态是接收状态。当上位机控制信息到达后，下位机开始工作，由控制信息中的命令操控MAX1167选择不同通道进行数据采集，然后再由无线收发模块将收集到的数据发送出去。当数据个数达到设定值时，收发模块自动转为接收方式，再对上位机发送的信息进行接收，选择特定传感器进行数据采集，再转换为发送模式发送信息，如此循环工作。

4 总结

本论文研究了基于单片机的数据采集与无线数据传输系统，从系统硬件及软件两方面对系统进行了深入了解，该系统通过程序控制实现各种功能，实现了机电一体化，是一种可靠、高效的数据采集传输系统，市场前景良好。

参考文献

[1]黄继昌，徐巧鱼.传感器工作原理及应用实例[M].北京：人民邮电出版杜，1998.

[2]叶洪海，李丽敏.基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2008，26（4）：545-547.

[3]孙育才.M C S-5 1系列微型单片机及其应用[M].南京：东南大学出版社，1900.

[4]马祖长，张怡宁.大规模无线传感器网络的路由协议[J].计算机工程与应用，2004（11）：165-167.