基于ADuC841的數據采集及無線收發系統

1 引言
??? 傳統的測控現場都是通過有線方式發送、接收數據。但有線發送在一些特殊條件下并不適合，不但成本高，而且測量精度低。因此，這里提出一種基于ADuC841的數據采集及無線收發系統的設計方案。2數據采集部分的設計ADuC841采集系統由模擬多路開關、溫度傳感器、采樣保持電路、12位逐次逼近A／D轉換器、+2．5 V參考電壓組成。ADuC841的模擬輸入端電壓有效范圍與參考電壓有關。當ADuC841采用內部參考電壓時，其有效輸入范圍為0～+2．5 V。ADuC841可工作在-40℃～+85℃的工作級溫度范圍內，有3 V和5 V兩種供電方式。該A／D轉換器模塊包含8通道12位、單電源供電A／D轉換器，其采樣頻率最高可達420 kS／s(2．38μs)，在要求高速數據采集的應用中，為防止A/D轉換器采樣結果丟失，可采用DMA模式。ADuC841微控制器A/D轉換器共有3個控制寄存器：ADCCON1～ADC-CON3，其運行模式、轉換和采集時間完全取決于這3個控制寄存器的設置。其中控制寄存器ADCCON1控制A／D轉換器轉換和采集時間、硬件轉換模式及掉電模式：控制寄存器ADCCON2設置A/D轉換器通道及轉換模式；而控制寄存器ADCCON3控制各種校準模式和指示A／D轉換器忙狀態。圖1給出數據采集電路。

3 無線收發部分的設計
??? 無線收發部分采用nRF905單片射頻收發器，它可工作于433／868／915 MHz 3個：ISM(工業、科學和醫學)頻道，內部集成有頻率調制器、帶解調器的接收器、功放、晶體振蕩器和調節器。nRF905主要特點：頻道間的轉換時間小于650 μs。工作電壓為1．9~3．6 V，32引腳QFN封裝。自動產生前導碼和CRC校驗碼，可很容易通過SPI接口編程配置。外圍器件連接簡單，無需外部SAW濾波器。nRF905有ShockBurst TM發送ShockBurst RM接收兩種工作模式以及掉電和SPI編程模式、STANDBY和SPI編程模式兩種節能模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_IN、PWR_UP這3個引腳設置決定。圖2為nRF905發射模塊電路。

??? ADuC841通過其內部集成的SPI接口控制nRF905的發射，接口電路如圖3所示。SPI串口能夠同步發送和接收8位數據，即雙工工作方式。SPI接口有4條線：串行時鐘線(SCLOCK)、主機輸入從機輸出數據線(MISO)、主機輸出從機輸人數據線(MOSI)和低電平有效的從機選擇(SS)。

??? 接收模塊電路采用STC89C52單片機控制nRF905的接收，模擬SPI通信，將接收到的數據通過串口上傳到PC機顯示。這里選用成本較低的STE89C52，可降低整個系統成本。圖4為接收模塊電路。該數據采集及無線收發系統利用ADuC841單片機的采集功能來檢測模擬信號，利用該單片機的SPI接口與nRF905進行通信。實現數據的無線收發，從而構成一種實用的數據采集系統。

4 試驗結果
??? 在實驗室中對該系統設計進行測試。其中一個應變對應0．002 mV，A／D轉換器的參考電壓為2．5 V，測試中分別選取100、300、1 000不同的微應變時所對應的電壓值，然后進行無線發射。實際測量結果見表1所示，由表1可看出：3次測得值均在允許的誤差范圍內，無線數據的發送和接收完全相同，滿足實際工程應用標準。

5 結束語
??? 數據采集在工程實際中應用廣泛，設計種類多種多樣。該數據采集系統采用ADuC841單片機和nRF905單片射頻收發器設計，實現了數據采集以及實時發送，整個系統設計簡單，數據傳輸穩定，便于遠距離測量。