【正文】 如果是求電力參數(shù)的同理可得： 電流 功率 式中： im、 um 為同一時(shí)刻的電流、電壓采樣值。此方法軟件設(shè)計(jì)簡單，對采樣值只需作一次比例變換即可得到被測量的數(shù)值。原理圖如 ：各 類 現(xiàn) 場 信 號調(diào) 理 電 路A D C M C U人 機(jī) 交 互 界 面執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)R S 2 3 2無 線 射 頻 電路天 線M C U人 機(jī) 交 互 界 面存 儲(chǔ)R S 2 3 2無 線 射 頻 電路R S 2 3 2上 位 機(jī)傳 感 、 變 送 器圖 2 . 1 系 統(tǒng) 原 理 圖 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是把現(xiàn)場的個(gè)種信號 如電壓、電流、溫度、濕度、氣壓等進(jìn)行采集（這里以電壓信號為例），把現(xiàn)場信號通過各種傳感器或者變送器再經(jīng)過 信號的調(diào)理電路經(jīng)過信號的放大整形為 0— 5V 的電壓信號，再通過 8 路信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路把現(xiàn)場的模擬信號變成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號，再經(jīng)過單片機(jī)采集運(yùn)算處理把結(jié)果加以顯示并且以串行通訊的方式控制射頻收發(fā)浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電路傳輸數(shù)據(jù)給接受的終端。 3． 學(xué)習(xí) 了無線射頻芯片 nRF401 的特性及應(yīng)用說明，給出了射頻電路的設(shè)計(jì)方案，其中涉及射頻天線設(shè)計(jì)，低功耗設(shè)計(jì)。 RFID 技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間 進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。 無線 智能抄表系統(tǒng)是智能小區(qū)應(yīng)具有的最基本的系統(tǒng)，它的發(fā)展必將影響到小區(qū)智能的發(fā)展 。 GPRS是 Gerneral Packer Radio Service 的英文縮寫，中文譯為通用無線分組業(yè)務(wù)，具體來講， GPRS 是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù) 處理的科技，即以分組的 “ 形式 ” 把數(shù)據(jù)傳送到用戶手上。作為無線技術(shù)方案，它省卻了鋪設(shè)傳輸連接 線的麻煩，而且升級和增加新的設(shè)備非常方便。 紅外線通訊是一種廉價(jià)、近距離、無線、低功耗、 錯(cuò)誤率低，干擾性弱， 保密性強(qiáng)的通訊方案，在 PC 機(jī)中主要應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)傳輸，有時(shí)也用于無線網(wǎng)絡(luò)接入和近程遙控 。目前數(shù)據(jù)的傳輸基本上是基于有線網(wǎng)絡(luò)，如 RS485， CAN 等，這些有線的網(wǎng)絡(luò)一般具有成本比較高、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)，而無線傳輸相對具有一定的優(yōu)勢，如成本低、可靠性高、維護(hù)方便等。 It has been used Widely in the industrial automation, the mercial automation and transportation control management and so on. The RF technology is the focal point in the wireless domain, and has been listed one of the most promising important industries and application technologies in the 21st wired data transfer has the series of merits of low cost、 high dependability、 convenient maintenance、 flexible application which the wireless transfer can39。浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 浙 江 科 技 學(xué) 院 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 摘要 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，有線網(wǎng)絡(luò)逐漸地被無線網(wǎng)絡(luò)所取代。 At present, the technology of wireless munication has already bee the advanced science and technology representative and the application in manufactory has bee another hotspot technology in international control field after the local bus unit and industrial Ether。 目前，在工業(yè)控制現(xiàn)場，常常需要采集大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度、氣壓等，并將這些采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行處理，由主機(jī)根據(jù)處理的結(jié)果，將控制信號傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行模塊執(zhí) 行各種操作。所謂紅外線是指波長超過紅色可見光的電磁輻射 。 無線射頻技術(shù)是在家庭區(qū)域范圍內(nèi)的任何地方，在電腦和用戶電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)字通信的開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 GSM 采用的是數(shù)字調(diào)制技術(shù)， GSM 系統(tǒng)有幾項(xiàng)重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、號碼資源豐富、 穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、 信號使用范圍廣 、 設(shè)備 耗電量底等。 無線射頻技術(shù)的 發(fā)展前景 隨著城市生活節(jié)奏的加快，人們需要越來越多的方便設(shè)施來滿足生活的需要，小區(qū)智能化是今后的發(fā)展趨勢。 射頻技術(shù)的另外一個(gè)典型應(yīng)用就是無線射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID）的研究和開發(fā)。 2． 學(xué)習(xí) 了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理，交流數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并著重介紹了系統(tǒng)的硬 件 構(gòu)成 。系統(tǒng)由傳感變送器、信號條理電路、 8 路現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)、無線射頻數(shù)據(jù)傳輸電路、數(shù)據(jù)采集接受終端電路、存儲(chǔ)電路、人機(jī)交互電路組成。它是把交流電壓、電流信號經(jīng)過各種變送器轉(zhuǎn)化為 0～ 5V 的直流電壓，再由各種裝置和儀表采集。若相鄰兩采樣的時(shí)間間隔相等，即 .Tm 為常數(shù) .T，考慮到 N=(T/.T)+1，則有 式（ 1）就是根據(jù)一個(gè)周期各采樣瞬時(shí)值及每周期采樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算電壓信號有效值的公式。 A/D轉(zhuǎn)換 在此模塊選用了 ADC0809 八通道模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號線。 7．當(dāng) EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE變?yōu)楦唠娖?，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 3． 并行 I/O 口 4． 串行 I/O 口 5． 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 (timer/counter)是單片機(jī)中重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 它對減輕 CPU 的負(fù)擔(dān)和簡化外圍電路都有很大好處。例如在復(fù)位期間， ALE 和 PSEN 信號變?yōu)闊o效狀態(tài)，即 ALE＝ PSEN＝ 1。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器所組成。 這里需要注意的是，若在輸入操作之前不將 A 點(diǎn)設(shè)置為高電平 (即先問該口線輸出 1)，如果A 點(diǎn)電平為低電平時(shí)，則外設(shè)輸入的任何信號均被 A 點(diǎn)拉為低電平，亦即此時(shí)外設(shè)的任何信號都輸不進(jìn)來。 3）有兩個(gè)輸入緩沖器，替代輸入功能取自第一個(gè)緩沖器的輸出端 。這時(shí) P3 口的工作狀態(tài)處于替代輸出功能狀態(tài)。 (2)可以作為替代功能的輸入、輸出。 —— RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，輸出，低電平有效。 波特率發(fā)生器：主要由定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 T T2 及內(nèi)部的一些控制開關(guān)和分頻器所組成。 4)串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳： TXD(P3． 1)為串行輸入， RXD()為串 行輸出。當(dāng)發(fā)送脈沖有效之后，移位寄存器的內(nèi)容由 RXD()引腳串行移位輸出；移位脈沖由 TXD()引腳輸出。 89S51 中五個(gè)中斷源； 89S52 中增多了一個(gè)中斷源 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2，即有六個(gè)中斷源。 中斷矢量地址見表： 中斷源 中斷矢量地址 外部中斷 0(INT0 非 ) 0003H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0(T0) 000BH 外部中斷 1(INT1 非 ) 0013H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1(T1) 001BH 串行口 (RI、 TI) 0023H 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 3 無線射頻電路設(shè)計(jì) 無線射頻收發(fā)電路是這個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，電路射頻性能好壞直接影響到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的成敗。與 ASK 幅移鍵控 (AmplitudeShiftKeying)和 OOK 開關(guān)鍵控 (OnOff Keying)方式相比，這種方式的通信范圍更廣，特別是在附近有類似設(shè)備工作的場合 。它還提供進(jìn)一步降低電流消耗的待機(jī)模式。而 nRF401 系列獨(dú)特的技術(shù)可以直接傳送單片機(jī)串口數(shù)據(jù)，應(yīng)用及編程非常簡單，抗干擾能力強(qiáng)，傳送的效率很高，且使用很方便。在一個(gè) 20 腳的芯片中集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制、 FSK 解調(diào)、雙頻道切換等功能，是目前集成度最高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。 IT1()=0 時(shí) , 低電平有效 .當(dāng) IT1()=1 時(shí) ,下降沿有效。在下一機(jī)器周期．接收控制器將“ 11111110”寫入接收移位寄存器，并在下一時(shí)鐘周期內(nèi)激發(fā)接收有效，同時(shí)由TxD()引腳輸出移位脈沖。 寫 SBUF(MOV A， SBUF)，訪問發(fā)送數(shù)據(jù)奇存器；讀 SBUF(MOV SBUF， A)，訪問接收數(shù)據(jù)寄存器。 串行口的內(nèi)部包含： 1)接收寄存器 SBUF 和發(fā)送寄存器 SBUF：它們在物理上是隔離的，但是占用同一個(gè)地址 ——99H。可以通過訪問特殊功能寄存器浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 SBUF，來訪問接收緩沖器和發(fā)送緩沖器。 —— To，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 o 外部 11 救脈沖輸入。 2． P3 口的功能和特點(diǎn) 與 Pl 口不同， P3 口是一個(gè)多功能口。這時(shí) P3 口的工作狀態(tài)為一 I／ O 口，顯然此時(shí)該口具有淮雙向口的性質(zhì)。 1．位結(jié)構(gòu)與工作過程分析 (1)位結(jié)構(gòu) P3 口的位結(jié)構(gòu)如下圖所示。 ② 位作輸人口用時(shí)：先向 位輸出高電平，使 A 點(diǎn)提升為高電平，此操作稱為設(shè)置P1． i 為輸入線。圖如 圖 按鍵電平復(fù)位 外部脈沖復(fù)位使由外部提供一個(gè)復(fù)位脈沖。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯圖如 圖。 在本設(shè)計(jì)中用到了復(fù)位方式，現(xiàn)詳細(xì)介紹如下： 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 存儲(chǔ)器 單片機(jī)的存儲(chǔ)器有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)，另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛結(jié)構(gòu)。 3．將地址信號送入 A， B， C 三條地址線，選擇將要處理的模擬量通道。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔為 。由于這種方法能夠?qū)Ρ粶y量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，因而實(shí)時(shí)性好，相位失真小。 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)可以雙向通訊可以實(shí)現(xiàn)遙控的裝置。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理與單片機(jī) 控制的 電路設(shè)計(jì) 本章主要論述了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)的原理。 在我國，射頻技浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)開始，一些高速公路的收費(fèi)站口，使用射頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，我國鐵路系統(tǒng)也使用 RF 紀(jì)錄貨車車廂編號的試點(diǎn)已運(yùn)行了一段時(shí)間。主要有： IC 卡、電力載 波、遠(yuǎn)傳抄表三種戶外計(jì)量方式。 因此， GPRS 技術(shù)可以令手機(jī)上網(wǎng)省時(shí)、省力、省花費(fèi)。 RF 發(fā)出的無線電波或微波可以穿透某些障礙物，不局限于視線的范圍 。 a)方向性強(qiáng)，角度要求嚴(yán)格； b)傳輸距離短，且受天氣影響； c)容易受各種熱源、光源的干擾； d)收發(fā)之間不能有遮擋物。在科學(xué)技術(shù)日