2 數據采集
數據采集模塊使用A/D轉換芯片,通過把接收到的模擬信號轉換成數字信號,再通過數據傳輸模塊將數字信號傳輸到數據處理模塊。
MAX132是18位外加1個符號位,具有高精度分辨率,以串行方式工作的A/D轉換芯片。它可在-512~+512 mV全范圍內提供2μV的分辨率,精度可達±0.006%滿量程。芯片較一般的積分型ADC具有更高的轉換速度,可達每秒100次,簡單的4線串行接口使其容易與其他所有的微處理器連接。MAX132在普通工作方式下,典型供電電流為60 mA,在休眠模式下僅為1μA。MAX132還具有用于外部多路開關或可編程增益放大器的4個可編程的數字輸出;芯片內部還有可選50 Hz工頻的干擾抑制電路;芯片輸入電流很小,僅為10 pA。MAX132具有分辨率高,功耗低,價格低,體積小等特點,可廣泛應用于遠程數據采集、電池供電儀器儀表和傳感器信號測量及工業(yè)過程控制等。電路設計如圖2所示。
圖2為MAX132的典型應用電路圖。其中,元件值是針對每秒轉換16次,60 Hz工頻干擾抑制選擇的。通過2.5 V的高精度基準源,MAX872分壓后產生545 mV的基準電壓。待測電壓信號從INH1和INL0端口差分輸入;片選信號,串行數據輸入/輸出端DIN,DOUT,時鐘信號Sclk與單片機連接實現(xiàn)。
如圖3所示,當IA4421芯片的腳作為啟動轉換時,為高電平;若將置低電平,則10 ms之內又變?yōu)楦唠娖?,就?zhí)行一次轉換,然后回到空閑模式。如果一直處于低電平,就連續(xù)進行轉換,直到再次變?yōu)楦唠娖健?/p>
3 數據傳輸模塊
3.1 數據傳輸模塊硬件設計
數據傳輸模塊采用IA4421芯片。IA4421支持天線直接驅動,設計相當簡單方便,并且通信距離長。IA4421是全集成的單晶片低功耗、多頻道的FSK收發(fā)器,在無需申請注冊的433 MHz,868 MHz,915 MHz頻段,設計完全符合FCC的ETSI認證相關規(guī)定,內部集成有高頻功率放大器、低噪聲放大器、I/Q轉換混頻器,基帶濾波器、放大器、I/Q解調器等,所需的RF都已集成,只需要一個晶振和幾顆去耦電容。
3.2 數據傳輸模塊軟件設計
3.2.1 發(fā)射器的功能
(1)發(fā)送采集數據指令,打開采集系統(tǒng),為發(fā)送數據做好準備。
(2)與發(fā)射器實現(xiàn)自動對碼。發(fā)射器控制軟件程序流程圖如圖4所示,單片機上電初始化后,完成對IA4421的配制。此時,芯片被配置為發(fā)射模式,然后打開中斷,等待數據輸入,接收到采集的信號,最后將信息發(fā)送出去。
3.2.2 接收器的功能
接收器主程序流程與發(fā)送器程序流程很相似,在此不再畫流程圖,僅將接收器的功能介紹為:配置IA4421芯片為接受模式,發(fā)送準備好的信號;接收數據,然后再傳輸給處理單元,處理單元為S3C2410主芯片。
4 數據處理模塊
數據處理模塊采用S3C2410芯片。S3C22410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核。它采用O.18μm制造工藝的32位微控制。該處理器擁有獨立的16 KB指令Cache和16 KB數據Caehe,MMU,支持TFT的LCD控制器,NAND閃存控制器,3路UART,4路DMA,4路帶PWM的Timer,I/O口,RTC,8路10位ADC,Touch Screen接口,I2C-BUS接口,IIS-BUS接口,2個USB主機,1個USB設備,SD主機和MMC接口,2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203 MHz。
采用嵌入式Linux操作系統(tǒng),Linux內核穩(wěn)定且代碼尺寸小巧,易于裁減。應用程序窗口系統(tǒng)采用Qt/Embedded系統(tǒng)技術,Qt/Embedded是基于Qt的嵌入式GUI和應用程序開發(fā)的工具包,可運行在多種嵌入式設備上,主要運行在嵌入式Linux系統(tǒng)上,為嵌入式應用程序提供Qt的標準API。Qt/E作為嵌入式GUI的實現(xiàn)工具,支持幀緩沖驅動,可以在沒有X2Server或X2LIB支持的條件下直接寫幀緩沖,節(jié)省了內存使用,提高了程序的運行效率。
(1)配置無線接收芯片為接收模式,發(fā)送接收數據命令,通知IA4421準備好接收收據,且發(fā)送準備好的信號,通知發(fā)送模塊發(fā)送數據。
(2)將接收到的數據進行運算分析,然后將結果反映到LCD上;應用程序具有分析功能,對信號的性能進行分析,且在信號出錯情況下做出報警處理。
5 結 語
該系統(tǒng)采用了MAX132芯片。實現(xiàn)了模擬信號到數據信號的轉變,又用IA4421實現(xiàn)了數據的無線傳輸。考慮了系統(tǒng)的實用性與靈活性,可以靈活的布線,不受物理環(huán)境影響,且采用S3C2410作為數據處理模塊的主芯片。