摘要：數據采集技術和無線收發(fā)系統(tǒng)是信息科學的重要分支，它在很多方面都有重要應用?；诖诉x用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統(tǒng)，使用無線傳輸在數據采集后進行處理；通過對硬件電路設計及軟件編程達到信息傳遞的目的。該電路簡單，性能穩(wěn)定，測量精度和靈敏度高，成本較低，適合實際應用。
關鍵詞：STC89C52RC芯片；ADC0809；數據采集；無線收發(fā)系統(tǒng)

0 引言
    數據采集技術是信息科學的重要分支，它不僅應用在智能儀器方面，而且還在現代工業(yè)生產中、軍事科學方面得到了廣泛應用，無論是過程控制、狀態(tài)監(jiān)測，還是故障診斷、質量檢測，都離不開數據采集系統(tǒng)。因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點，使得基于單片機為核心的數據采集系統(tǒng)在許多領域得到了廣泛的應用。
    基于單片機的數據采集系統(tǒng)通常采用的是兩種方法來實現數據采集：一種是將數據采集部分做成板卡插入微機擴展槽來實現數據采集，即A／D轉換器件直接與微機總線接口連接。這種基于微機的系統(tǒng)集成數據采集系統(tǒng)的方式，可以縮短研制周期，從而加快工作進度，但是硬件的配置缺少靈活性，不便于攜帶和隨時隨地進行使用。另外一種方法是將數據采集部分做成獨立的系統(tǒng)，有自己的微處理器，微機通過串口與數據采集裝置通訊，從而實現數據采集。
    無線傳輸在數據采集后的處理中表現出了很大的靈活性，省去了錯綜復雜的線路，可輕易地實現多人實時共享，因此我們必須把測試后的連續(xù)數據發(fā)射出去以便讓更多的人利用。測試數據的發(fā)射就是要設計一個能針對由各種傳感器采集來的信息進行無線發(fā)射的電路系統(tǒng)，這樣可以更好地利用數據并對數據進行全面的共享等。
    無線收發(fā)系統(tǒng)采用無線電技術。利用導體中電流強弱的改變會產生無線電波這一現象，通過調制可將信息加載于無線電波之上。當電波通過空問傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。通過解調將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。

1 方案設計
1．1 系統(tǒng)工作原理
    本系統(tǒng)選用STC89C52RC芯片與ADC0809搭建采集系統(tǒng)，具有體積小，便于攜帶，功耗低等特點，而且價格低，配置靈活，開發(fā)成本較低。
    如圖1所示，整個數據采集系統(tǒng)以單片機為控制核心器件，由ADC0809數模轉換器對輸入的被測物理量進行數據采集，將采集的數據轉換后送單片機處理，然后再將處理過后的數據通過nRF905進行無線傳輸，這一過程均通過C語言編程控制。實際上，這一系統(tǒng)就是以模數轉換器ADC為核心的信息采樣系統(tǒng)。

    數據采集系統(tǒng)必須具有一個通信接口與微機進行數據的傳輸，微機與數據采集系統(tǒng)的通信可以通過電纜進行數據傳輸，選用無線射頻芯片nRF905完成無線通信電路，nRF905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器等模塊，曼徹斯特編碼／解碼由片內硬件完成，無需用戶對數據進行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。

2 硬件電路設計
2．1 芯片介紹
    STC89C52RC單片機是以8051為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機產品，這一類單片機產品統(tǒng)稱為80C51系列。
    ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉換器。
    nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為1．9～3．6 V，32引腳QFN封裝(5mm×5mm)，工作于433／868／915MHz 3個ISM頻道(可以免費使用)。nRF905可以自動完成處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼／解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10 dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11 mA，在接收模式時電流為12．5mA。nRF 905單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節(jié)器組成。Sho ckBurst工作模式的特點是自動產生前導碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進行編程配置。
    其工作模式：nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技術。ShockBurst技術使nRF905能夠提供高速的數據傳輸，而不需要昂貴的高速MCU來進行數據處理／時鐘覆蓋。通過將與RF協(xié)議有關的高速信號處理放到芯片內，nRF905提供給應用的微控制器一個SPI接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。nRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進行連接時降低數字應用部分的速度來降低在應用中的平均電流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和數據準備就緒DR信號通知MCU一個有效的地址和數據包已經各自接收完成。在hockBurstTX模式中，nRF905自動產生前導碼和CRC校驗碼，數據準備就緒DR信號通知MCU數據傳輸已經完成。總之，這意味著降低MCU的存儲器需求也就是說降低MCU成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。
2．2 硬件電路
    通過前面對各個芯片的介紹，我們已經知道了各個芯片基本工作模式下的外圍電路設計原理，還知道了STC89C52RC單片機的時鐘電路和復位電路的基本要求以及ADC0809轉換芯片的工作頻率等，由此可設計出本系統(tǒng)的硬件電路原理圖。如圖2所示。

    其中，電源電路設計用的是PC機上USB口輸出電源，作為STC89C52RC和ADC0809的輸入電源；利用LD1117-3．3將5V轉3．3V作為nRF905芯片的輸入電源。

3 軟件編程設計
3．1 采集部分
    由ADC0809工作時序圖可知當START和ALE引腳為高，EOC引腳為低時啟動采集轉換，當EOC為高時轉換結束，OE置高，STC89C52RC單片機開始讀轉換完成的數據，再控制nRF905引腳TRX_EN和TX_EN為高進行數據發(fā)送。

    ShockBurst TM工作模式保證，一旦發(fā)送數據的過程開始，無論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過程都會被處理完。只有在前一個數據包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個發(fā)送數據包。
3．2 接收部分
    數據發(fā)送過程中，單片機STC89C52RC使nRF905接收模塊TRX_CE引腳為高，TX_EN引腳為低，650μs后nRF905不斷監(jiān)測，當檢測到同一頻段載波時載波檢測引腳(CD)被置高，當接收到相匹配的地址，AM引腳被置高，當數據接收完成后DR引腳被置高，單片機STC89C52RC將TRX_CE置低，nRF905進入空閑模式，STC89C52RC通過SPI口將數據移到單片機STC89C52RC內，當所有數據接收完成，單片機將DR和AM引腳置低。

    當正在接收—個數據包時，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改變，數據包則丟失。當微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nRF905正在接收數據包，其可以決定是讓nRF905繼續(xù)接收該數據包還是進入另一個工作模式。
    根據以上分析進行編程就完成了數據的采集與無線收發(fā)。

4 總結
    本論文研究設計了數據采集與無線收發(fā)系統(tǒng)電路。電路結構主要由兩大部分構成：第一部分為數據采集部分；第二部分為無線收發(fā)部分。該電路簡單，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，可靠性高，測量精度和靈敏度高。