《无线数据采集系统的设计》研究报告

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1、自主创新研究基金本科生项目结题报告项目名称：无线数据采集系统的设计指导教师：朱健春申请人：刘琰、莫奎、王承专业班级：通信0806填写日期：2011年04月23日摘要数据采集是一项在生产、生活和科研中都会要经常进行的工作，而在一些环境、地形复杂的领域，由于有线的数据采集和传输受到了很大程度的限制，所以无线数据采集和传输就成为了人们必须要解决的一个问题。本项目的无线数据采集系统由温度数据采集模块、无线数据收发模块和PC端软件智能控制系统三个部分组成。可将多个测量点实测的温度数据通过无线数据收发模块发送给主节点，再由主节点通过串口

2、通信将数据上传PC端的智能控制软件，软件系统会根据人工的设定进行温度的智能控制。整个系统通过无线的方式进行数据收发，无需布线，不仅方便、成本低，而且解决了有线网络架设难度大的问题。一、绪论数据采集(DataAcquisition)是获取信息的基本手段。数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的--f]综合应用技术。数据采集系统是利用计算机、通信、测控等技术采集、记录和显示现场的各种物理参量，以供管理人员和现场操作者参考的系统；是现代测控系统的基础，用于获取各种现场测量数

3、据。远程数据采集系统，与传统的数据采集系统相比，具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势。而借助无线传输手段的远程数据采集系统，更具有工程造价和人力资源成本低，传输数据不受地域的影响，可靠性高，免维护等优点。通信、计算机等技术的飞速发展，特别是远程传输手段的多元化和技术水平的提高，使远程数据采集技术有了广泛的应用。近年来，随着科学技术的飞速发展，尤其是通信技术、计算机技术和传感器技术的发展，特别是在传感器在信息技术领域内的广泛应用，从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中采集到的非电量或者电量信号怎样送到上位机中进行分析

4、和处理就成为了一个难题。传统的有线传输方式的优点在于传输的质量比较可靠，实时性比较好，但是为数据采集而架设有线网络的一次性投资较大，而且遇到一些环境、地形复杂的地方将很难架设线路。而无线数据采集系统既具有有线方式的效率高，实时性好、成本低的优点，同时安装方便、可维护性好、易实现网络化管理。所以，无线数据采集和传输就成了一个亟待解决的问题，并且它也代表着工业控制及现场监测等领域的一个发展方向。二、系统硬件设计2.1总体设计框图整个无线数据采集系统主要分为三个模块，温度采集模块、无线数据收发模块和PC端智能控制系统模块。图2-1

5、总体设计框图接收端主节点通过串口与PC相连，将从发送端收集到的温度数据送给智能控制系统，通过方便的人机交互界面人工手动控制或者PC智能控制。图2-2接收端框图2.2系统硬件设计2.2.1温度采集模块温度采集模块在其测量电路中采用Dallas公司生产的1一Wire总线数字温度传感器DSl8B20。DSl8B20采用3引脚TO一92小体积封装形式：温度测量范围为-55℃—125℃，可编程控制器(PLC)的A／D转换准确度为9～12位．测温分辨力可达0.0625℃．被测温度以带符号扩展的16位数字量方式串行输出。系统采用从端脚引入

6、工作电源的方式。2.2.2数据收发模块本项目使用的NRF9E5无线收发芯片是真正的系统级无线射频收发芯片，内嵌高性能的8051MCU，4通道12位ADC。内置NRF905收发器，包括了所有NRF905芯片特性，可以工作在Shockburst模式下（自动处理前缀，地址和CRC），最大程度的抑制了噪声，工作电压范围为1.9V-3.6V。NRF9E5符合FCC标准和ETSIEN300220-1标准。图2-3NRF9E5应用原理图2.2.3串口通信本系统中采用RS-232-C。主要用来进行CC2430与电脑的通信。RS-232-C：

7、也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。由于电脑的串口电平规范与单片机的电平规范不同，因而需要外加电平转换芯片。电路如图所示：图2-4串口通信电路三、系统软件设计3.1下位机软件设计下位机软件设计涉及到温度的测量、封装及编码，数据命令报送协议的编写及上位机与下位机的通信。温度的测量采用DS18B20温度传

8、感器。传感器将温度量转化成电压值，利用内部12位AD采集传感器电压，根据相关公式换算成温度值。发送温度数据时将温度数据封装成节点代号加温度值的格式发送，温度值为十进制数值。连接建立后，协调器就可以允许其他的设备与自己建立连接。在本工程中终端节点作为网络协调器，传感节点作为从设备。终端节点采