ADuC845單片機和PTR2000的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

摘要：設計了一種基于單片機ADuC845和PTR2000的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用ADuC845單片機的片上資源，特別是兩個多通道且皆可達到24位分辨率的A／D轉換器。它對外部模擬信號溫度、濕度、壓力通過傳感器進行輸入、放大、濾波后送入A／D轉換器。通過對寄存器的合理配置，得到穩(wěn)定的輸出值，在數(shù)碼上顯示輸出。最終通過PTR2000將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機上。
關鍵詞：數(shù)據(jù)采集；ADuC845；無線數(shù)據(jù)傳輸；PTR2000

引言
在工業(yè)控制領域，常常需要采集大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度、濕度、氣壓等，并將這些數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C進行處理。由主機根據(jù)處理的結果，將控制信號傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行模塊進行各種操作。而目前數(shù)據(jù)傳輸通常使用的是RS485或者是CAN等網(wǎng)絡。這些網(wǎng)絡均基于有線傳輸，有線傳輸方式存在布線困難、維護成本高等問題，而無線通信技術解決了這些問題，因此被廣泛應用在很多場合。隨著信息技術的高速發(fā)展，人們需要能夠準確、快速和便攜地獲得大量數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式傳給遠端主控制室。無線傳輸具有一定的優(yōu)勢，成本相對低，并且傳輸中的干擾也較少，這也在一定程度上提高了傳輸?shù)目煽啃?。本文將單片機技術與數(shù)據(jù)采集技術、無線傳輸技術結合起來，設計了一套高速的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體構成
無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先將傳感器所采集到的模擬信號經(jīng)過信號調理模塊進行調理，然后進入到ADuC845單片機的A／D轉換端口進行模／數(shù)轉換，最后通過PTR2000無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結構框圖如圖1所示。它包含信號調理模塊、電源模塊、LED顯示與鍵盤電路模塊、復位電路模塊、PTR2000無線收發(fā)模塊、LCD顯示模塊以及蜂鳴電路模塊等。

2 主要芯片的選取
2．1 ADuC845單片機
ADuC845是高度集成的單片機，該芯片主要由兩個多通道且皆可達到24位分辨率的A／D轉換器、雙D／A轉換器以及一個8位可編程微控制器組成。在ADuC845的雙通道ADC電路中，主通道用丁轉換第一級傳感器的輸入，該通道具有緩沖能力，并可編程為8個輸入范圍，工作電壓為±20～±2．56 mV，可由5個差動輸入端之一驅動。ADuC845采用△-∑轉換技術來實現(xiàn)高達24位無遺漏碼的優(yōu)良性能。
2．2 無線收發(fā)PTR2000
PTR2000是一個小型、超低功耗無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊將發(fā)射和接收合為一體；采用FSK調制／解調，可直接輸入／輸出，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合；采用DDS+PLLL頻率合成技術，因而頻率穩(wěn)定性極好；功耗低，具有兩個頻道，廣泛應用于多信道工作需要的場合。

3 硬件電路設計
3．1 信號調理電路設計
信號調理電路的設計就是利用放大電路、緩沖級電路、濾波電路等，將傳感器采集的非電量微弱信號調理成可以測量的數(shù)字信號，以方便檢測系統(tǒng)后續(xù)處理或顯示。信號調理電路如圖2所示。

溫度傳感器AD590采集的信號通過放大電路OP07進行放大，通過加法比例電路來進行零點漂移，調節(jié)R1來進行放大倍數(shù)的調節(jié)，使V1電壓輸出在0～2．5 V。然后再通過電壓跟隨器OP491和濾波電路，最后輸入到單片機ADuC845的一個AIN1輸入通道。
HIH3610相對濕度傳感器將采集的信號電壓V2接到信號調理電路中，同時要對電壓信號進行調理，讓其滿足ADuC845的通道輸入電壓，然后通過電壓跟隨器和濾波電路進入ADuC845中的AIN2輸入通道來進行數(shù)據(jù)采集。
26PC壓力傳感器是美國HoNEYWELL公司生產(chǎn)的差壓、表壓，無放大的帶溫度補償?shù)膲毫鞲衅?，輸入電?0～16 V)通過電壓跟隨電路和濾波電路后，連接到單片機ADuC845的AIN3輸入通道之中進行數(shù)據(jù)采集。