基于单片机的数据采集与无线收发系统的研究

摘要：数据采集技术和无线收发系统是信息科学的重要分支，它在很多方面都有重要应用。基于此选用STC89C52RC芯片与ADC0809搭建采集系统，使用无线传输在数据采集后进行处理；通过对硬件电路设计及软件编程达到信息传递的目的。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：STC89C52RC芯片；ADC0809；数据采集；无线收发系统

0 引言
数据采集技术是信息科学的重要分支，它不仅应用在智能仪器方面，而且还在现代工业生产中、军事科学方面得到了广泛应用，无论是过程控制、状态监测，还是故障诊断、质量检测，都离不开数据采集系统。因为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点，使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。
基于单片机的数据采集系统通常采用的是两种方法来实现数据采集：一种是将数据采集部分做成板卡插入微机扩展槽来实现数据采集，即A／D转换器件直接与微机总线接口连接。这种基于微机的系统集成数据采集系统的方式，可以缩短研制周期，从而加快工作进度，但是硬件的配置缺少灵活性，不便于携带和随时随地进行使用。另外一种方法是将数据采集部分做成独立的系统，有自己的微处理器，微机通过串口与数据采集装置通讯，从而实现数据采集。
无线传输在数据采集后的处理中表现出了很大的灵活性，省去了错综复杂的线路，可轻易地实现多人实时共享，因此我们必须把测试后的连续数据发射出去以便让更多的人利用。测试数据的发射就是要设计一个能针对由各种传感器采集来的信息进行无线发射的电路系统，这样可以更好地利用数据并对数据进行全面的共享等。
无线收发系统采用无线电技术。利用导体中电流强弱的改变会产生无线电波这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空问传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。

1 方案设计
1．1 系统工作原理
本系统选用STC89C52RC芯片与ADC0809搭建采集系统，具有体积小，便于携带，功耗低等特点，而且价格低，配置灵活，开发成本较低。
如图1所示，整个数据采集系统以单片机为控制核心器件，由ADC0809数模转换器对输入的被测物理量进行数据采集，将采集的数据转换后送单片机处理，然后再将处理过后的数据通过nRF905进行无线传输，这一过程均通过C语言编程控制。实际上，这一系统就是以模数转换器ADC为核心的信息采样系统。

数据采集系统必须具有一个通信接口与微机进行数据的传输，微机与数据采集系统的通信可以通过电缆进行数据传输，选用无线射频芯片nRF905完成无线通信电路，nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器等模块，曼彻斯特编码／解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。

2 硬件电路设计
2．1 芯片介绍
STC89C52RC单片机是以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品，这一类单片机产品统称为80C51系列。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器。
nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1．9～3．6 V，32引脚QFN封装(5mm×5mm)，工作于433／868／915MHz 3个ISM频道(可以免费使用)。nRF905可以自动完成处理字头和CRC(循环冗余码校验)的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码／解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10 dBm的输出功率发射时电流只有11 mA，在接收模式时电流为12．5mA。nRF 905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。Sho ckBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。