基于avr单片机的高精度数据采集无线传输系统

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1、万方数据科学论坛I■r基于AVR单片机的高精度数据采集无线传输系统李海江丁立强朱延波(辽宁工程技术大学电控学院辽宁葫芦岛125105)[摘要]随着网络技术及通信技术的飞速发展，短距离无线通信以其特有的抗于扰能力，高可靠性，安全性好，受地理条件限制少，考虑到移动设备运行中状态信号采集和传输的难度，提出了一种新的故障诊断监控系统．，该系统通过基于A豫单片机的数据采集终端对移动设备的状态信号进行采集，采用无线传输方式快速传递数据，并可对数据信号进行故障诊断和精密分析．它具备快速获取大量数据、高精度数据转换、程控放大、程控低通滤波等功能．[关键词]单片机数据采集电路

2、设计中图分类号：TP33l文献标识码：A文章编号：1009—914X(2009)9(b)一0166—01数据采集系统是工程测试系统中常用的环节，通常由信号调理、A／D转换、数据存储、数据分析、显示等几个功能模块组成．然而，由于具体工况千差万别，对数据采集系统的要求也各有不同，上述数据采集系统并不能满足所有工程实践的需求。在需要对运动构件上被测设备的振动量进行采集从而监测其运行状况时。由于被测设备上的传感器安装位置不固定，使得用电缆直接引出信号变得很不可靠，甚至根本不可能，在工况复杂、采集困难的场合下，可采用高速单片机来构建数据采集无线传输系统，不但可解决信号

3、采集和传输的困难，同时还具有体积小、功耗低、数据传输准确可靠、成本低廉等优点。1系统方案设计根据AVR单片机卓越的内部硬件结构和增强的数据传输处理功能，系统测试给定的技术要求以及实现较高速度的数据采集、数据无线传输、采用参数的查询及保存等功能要求：设计出基于AvR单片机的数据采集无线传输系统的总体硬件结构，系统由信号差分放大、程控低通滤波、程控放大、A／D转换、AVR单片机核心处理单元、高速缓存、无线模块、E位机等主要功能模块构成。2系统硬件设计21系统硬件选型1)CPU选型：AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置F1ash的RISC(R

4、educedInstructionSetCPU)精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域．AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同／异步串行口、TWI、SPI、A／D模数转换器、定时器／计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器／计数器、具替换功能的I／0端口⋯⋯)于一身，充分体现了单片机技术的从“片fj为战”向“片上系统SOC”过渡

5、的发展方向。2)A／D芯片选型：ADS78053在现代的数据采集系统中，ADC的转换精度决定了仪器的转换精度．为了满足对数据采集精度的要求，系统采用了BB公司的16位高精度转换器ADS7805．ADS7805性价比高，连续两次采样仅间隔10uS，最高转换频率可达100kHz，芯片内部含有采样保持、电压基准和时钟等电路，简化用户电路设计的同时提高了系统的稳定性．ADS7805功耗低(最大功耗为100mW)，转换精度高(最大线性误差±3．0LSB，16位无误码)，信噪比低(20kHz信号输入最小信噪比为86dB)，转换结果由16位数据线并行输出，启动转换和读取上

6、次转换的结果可同时进行．3)无线传输模块选型：nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2．4～2．5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以一5dBm的功率发射时，：【作电流只有10．5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率]：作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等22硬件电路设计系统硬件电路设

7、计包括：单片机核心电路设计、程控滤波电路设计、程控放大电路设计、A／D转换电路设计、数据缓存电路设计、无线发射接收模块与CPU接口电路的设计及系统工作参数保存电路设计．以F二主要介绍A／D转换电路和CPU接L]电路设计和使用MAX262构成的馏阶低通滤波电路设计。系统中，使用由模拟多路开关CD405I(由单片机控制选通)和单片集成四阶巴特沃斯低通滤波器MAX262组成的4档程控低通滤波器，3系统基本工作原理系统采用锂电池供电，传感器信号经由程控放大模块、程控滤波模块、然后通过A／D转换由单片机拾取，存入数据缓存芯片，信号数据通过串口传递给无线传输模块进行发送

8、，再由地面无线传输模块接受，并且通过串口送入上位Pc