基于C8051F040的多通道数据无线采集系统_王达
基于C8051F040的便携式天线伺服系统
53
通信技术
数字技术 与应用
[GF]为HT-greenfield模式设置参数，默认情况下不使用此模 式。802.11n除了可以工作在混合模式，兼容以前的标准外，还可以 工作在一种HT-greenfield模式下，既不需要保护机制，也不需要向 后兼容传统的数据包格式。HT-greenfield无需增加传统的前导信 号和帧头，减少了混合模式下吞吐量的开销。当附近没有使用旧标 准的设备运行在相同的信道上时，使用802.11n的设备可以开启 HT-greenfield模式。
数字技术 与应用
通信技术
基于 C8051F040 的便携式天线伺服系统
齐晓娜 张国志 (河北远东通信系统工程有限公司 河北石家庄 050081)
摘要：介绍一种基于C 8 0 5 1 F 0 4 0 单片机的便携式天线伺服系统，详细介绍了其硬件组成与软件实现。该系统具有便携与简易操作的特点，
在应急通信方面具有较大优势。
………………公式1
CA N
俯仰电机
CA N
俯仰码盘
图 1 天线伺服系统框图
俯仰轴
C
B
方位轴
图 2 扇扫原理
D
A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图 3 跟踪原理
………………公式2
其中： Ad=天线理论方位角度； Ed=天线理论俯仰角度； r=地球平均半径6371km； R=同步轨道半径42218km；
=所对卫星经度； X=天线所在地经度； Y=天线所在地纬度。 3.3 扇扫状态 到达理论位置后由于卫星漂移和罗盘航向的偏差，有可能所指 向位置并没有卫星信号，这时就需要两个轴向在该点附近做一个回 字形扫描，称之为扇扫。 设a为方位扇扫步距、e为俯仰扇扫步距、Ka为方位扇扫起始宽
基于ZigBee的无线数据采集系统的设计
论文关键词：数据采集ZigBee CC2430C8051F020论文摘要：以C8051F020和射频芯片CC2430为核心设计了低功耗的无线数据采集系统，文章介绍了ZigBee技术、并给出了基于ZigBee的无线数据采集系统的组成，最后通过使用CC2430芯片完成了采集节点、主控单元的硬件与软件设计，实现了数据的采集和无线传输。
数据采集是现场中应用最广的技术之一,企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力、流量的变化。
现有的采集系统大多采用预先布线，通过有线方式进行数据采集,主要存在的问题有：扩展性较差、布线繁琐、不方便对移动设备监测，不能进行临时数据采集。
为此本文介绍了如何利用射频芯片CC2430与C8051F020实现基于ZigBee的无线数据采集系统。
1. ZigBee简介ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线协议，主要应用于低速率，低功耗设备的组网，支持250kbit/s的数据传输速率，可以实现一点对多点的快速组网。
ZigBee技术的主要优点有省电、可靠、低、时延短、网络容量大、安全。
完整的ZigBee协议栈由层、介质访问控制层、网络层、安全层和应用层组成。
IEEE 802.15.4定义了物理层和介质访问控制层协议, 网络层和安全层由ZigBee联盟制定,应用层根据用户自己需要,对其进行开发利用。
无线通信技术上,采用免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式避免了无线电载波之间冲突。
此外,为保证传输数据的可靠性,建立了完整的应答通信协议。
ZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为03.6dBm,通信距离为30～70m,具有能量检测和链路质量指示能力,根据这些检测结果,设备可以自动调整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限度地消耗设备能量。
在组网性能上,ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络。
在每一个ZigBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容量[1,2，3]。
51单片机数据采集系统
课程设计报告书设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中。
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。
4. 每个通道的采样速率：100 SPS。
5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。
6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。
A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一参考文献附录二硬件原理图附录三程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：●信号调理电路●8路模拟信号的产生与A/D转换器●发送端的数据采集与传输控制器●人机通道的接口电路●数据传输接口电路数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。
系统框图如图1-1所示1.1 信号采集分析被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。
1.1.1 信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。
，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。
如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。
一种基于C8051F350的无线同步数据采集方法
一种基于C8051F350的无线同步数据采集方法
张芝贤;刘筠筠;王明贺
【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》
【年(卷),期】2009(007)006
【摘要】设计了一种以C8051F350作为核心控制器,并配以无线通信模块的数据采集系统.介绍了系统无线数据传输中软件同步的设计及相关的处理,提出了一种通过多次测试、计算,获得数据在无线传输过程中产生的时间差,进行时间补偿后实现系统同步数据采集的方法.通过对同一信号进行多次测试,证明了该方法实现了数据的同步采集,为歼击机操纵杆/舵操纵力-位移性能检测评估系统提供了准确的测量数据.
【总页数】4页(P511-514)
【作者】张芝贤;刘筠筠;王明贺
【作者单位】沈阳航空工业学院,电子信息工程学院,辽宁,沈阳,110136;沈阳航空工业学院,电子信息工程学院,辽宁,沈阳,110136;沈阳航空工业学院,电子信息工程学院,辽宁,沈阳,110136
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.基于C8051F350的无线数据采集系统的设计 [J], 马晓旺;陈琪
2.基于C8051F350的无线同步数据采集系统的实现 [J], 张芝贤;刘筠筠;王明贺
3.一种基于数据帧的无线自组网同步算法 [J], 杨勇;张富琴;张凡
4.一种多通道并行同步数据采集方法 [J], 刘连吉
5.一种大型桥梁分布式监测远程同步数据采集方法 [J], 杨松涛;陈祝明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于DSP的无线多通道数据采集系统设计
基于DSP的无线多通道数据采集系统设计作者：袁博查晨东来源：《山东工业技术》2018年第23期摘要：针对可穿戴装甲装备测试设备的数据采集功能需求，提出了一种基于TMS320F28335和ADS8557的无线多通道数据采集系统，可实现对炮控36路信号采集，采集数据通过蓝牙无线传输给可穿戴主机，具有多通道、低功耗、便携性特点。
关键词：数据采集；DSP；模数转换DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.23.1231 引言数据采集系统广泛应用于工业控制、设备监控、医疗卫生等领域[1]，利用传感器技术能够实现电压、温度、压力、速度等多种物理数据的测量。
DSP又称为数字信号处理器，在体积、功耗与性能上都具有良好的性能，常应用于数据采集与处理中。
本文采用德州仪器生产的TMS320F28335芯片和ADS8557模数转换芯片，设计了一种应用于某型坦克炮控系统测试的多通道数据采集系统，在数据传输上面采用MS96SF1蓝牙模块[2]，该模块支持蓝牙4.2协议，能够实现数据采集系统与可穿戴主机的无线数据传输的目的。
2 需求分析多通道数据采集系统包含了测试资源分配，待测信号调理，信号的AD/DA转换，测量数据传输等功能[3]。
炮控系统测试资源较多，某型坦克炮控系统包含有炮控箱和操纵台共有36路AD信号，数据采集系统通道数应能满足测试资源需求。
常用数据采集系统结构主要有以下两种：（1）同步数据采集系统。
该方法常用于精密仪器控制和高速高精度采样等场合中，能够实现多路信号的同步采集功能，但难以做到对体积与成本的控制，功耗也相对较大。
（2）分时复用数据采集系统。
该方法利用一组数据线对多通道数据进行循环采集，在同一时间点只有一路信号占用该通道。
该方法在数据采集速率要求不高的场合具有易于设计、经济高效的优势。
但也存在采集速率不高、无法得到同一时刻的多通道数据。
由于实际测试信号对同步采集需求不高，为降低硬件成本，减小数据采集系统体积，采用分时复用数据采集系统实现36路信号的循环采样[4]。
基于C8051F350的无线数据采集系统的设计
基于C8051F350的无线数据采集系统的设计
马晓旺;陈琪
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2011(038)002
【摘要】针对在某些复杂环境下通过有线方式采集数据困难的问题,设计了基于无线收发芯片nRF905、以C8051F350为主处理芯片的无线高精度数据采集系统,给出了系统总体框图以及主要软硬件设计.在采集精度、传输可靠性方面做了一些创新性设计.利用位移传感器的数据采集实验对本系统进行验证,实验结果表明,文中设计的无线数据采集系统具有采集精度高、数据传输稳定可靠等特点.
【总页数】4页(P52-55)
【作者】马晓旺;陈琪
【作者单位】南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TN919
【相关文献】
1.基于C8051F350的高精度压力数据采集系统的设计 [J], 张斌
2.基于C8051F350及CC2420的无线智能电表设计 [J], 杨俊红;马国峰;张平川
3.基于C8051F350及CC1000的高精度无线水温测量系统设计 [J], 李德贵;李思琦
4.基于C8051F350的无线同步数据采集系统的实现 [J], 张芝贤;刘筠筠;王明贺
5.基于低功耗无线通信技术的煤矿无线数据采集系统的设计 [J], 于涛
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA和USB接口的多通道数据采集系统
Ｖｏ ．９ １１ Ｎｏ ２ ．３
电 子 设 计 工 程
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅ ｇ ｎห้องสมุดไป่ตู้ｅｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ｓｇ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ
２１ 年 １ ０１ ２月
Ｄｅ ．２ １ ｃ ０ｌ
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ和 Ｕ Ｂ接 口的多通道数据 采集 系统 Ｓ
ｉ ｔ ｒ ｃ ｈ ｐ， ｌ ａ ｑ ｉｅ ａ ａｃ ｎ ｂ ｅ ｄ ｔ Ｃ ｉ ｍｅｆ ｒ ｕ ｔ ｅ ｉ ｉ ｌ ｉｎ ｌ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｎ ｅｆ ｅｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｕ ｒ ｄ ｄ ｔ ａ ｅ ｓ ｎ ｏＰ ｎ ｔ ｒ ｒ ｇｔ ｇ ａ ｏ ｅ ｓｎ ． ａ ｉ ｏ ｆ ｈ ｄ ａｓ ｐ Ｋｅ ｒ ｓ ａ ａａ ｑ ｉ ｔ ｎ；Ｆ ＧＡ ；Ｕ Ｂ；ｍｕ ｔ ｃ ａ ｎ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｔ ｃ ｕ ｓ ｉ ｉｏ Ｐ Ｓ ｌ — ｈ ｎ ｅ ｉ
统 。 系统 采 用在 Ｆ Ｇ 该 Ｐ Ａ芯 片 中构 建 多 个数 字逻 辑 模 块 的 方 法 ， 实现 对 Ａ 芯 片模 数 转 换 过 程 的控 制 ， 利 用 Ｉ 在 Ｄ 并 Ｐ核 Ｆ Ｇ 中构 建 存 储 器 ． 采 样 得 到 的数 据 进 行 缓 存 ， 后 通 过 Ｕ Ｂ ． 口芯 片将 缓 存 中的 采 样 数 据 及 时传 输 至 上 位 ＰＡ 对 最 Ｓ ２０接
ｃ ｎｒ ｌ ｈ ｏ ｔ ｅＡＤ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｏ ｎ ｌｇ ｓｇ ａ ｎ ａ ａ ｃ ｃ ｅ Ｔ ｅ ａ ｑ ｉ ｄ ｄ ｔ ａ ｅ ｔ ｒｍ ｅ ｄ ｔ ａ ｈ Ｃ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｏｔ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｆ ａｏ ｉ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ａ ｈ ． ｈ ｃ ｕ ｒ ａａ ｗ ｓｓ ｎ ｏ ｔ ａａ ｃ ｃ ｅ ｔ Ｐ ｏ ｇ ｈ ａ ａ ｅ ｆ ｈ ｏ ｈ ＵＳ ２ ０ ｉ ｔｒａ ｅ Ａｌ ｔ ｅ ｅ ｄ ｓｇ ｓ ａ ｈ ｅ ｅ ｏ ｌ ｔ ｌ －ｈ ｎ ｅ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ Ｂ ． ｎ ｅｆ ｃ ． ｌ ｈ ｓ ｅ ｉ ｎ ｃ ｉ ｖ ｄ ａ ｃ ｍｐ ｅｅ ｍｕ ｔ ｃ ａ ｎ ｌｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ，ｓｏａ ｅ ａ ｄ ｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｓ ｓ ｍ． ｔ ｉ ｉ ｔ ｒｇ ｎ ｒ ｎ ｍｉｓ ｙ ｔ ｏ ｅ Ｉ
基于C8051F020单片机的温度湿度气压采集系统
价格便宜 ， 功耗低 ， 设计简单 ， 形态美观 ， 且具有高速缓存 ， 具备推广
Ｔ Ｑ２ ４ ４ ０ 开发板的处理 器使用了ＡＲＭ９ 单片机 ， Ａ ＲＭ９ 单片机 摄像头接 口， １ 个系统总线接 口， １ 个ＲＪ ４ ５ 网络接 口， ４ 个Ｌ Ｅ Ｄ 灯， １ 个 ＡＴ ２ ４ Ｃ ０ ２ 接 口， １ 个视频 输入（ 出） 接 口。
价值 。 ＡＲ Ｍ９ 单片机能够完成多种功能 ： 为 内核提供 １ ． ２ Ｖ的供 电电
压， 为存 储器提供 １ ． ８ Ｖ到 ３ ． ３ Ｖ的电压 ， 对 外部Ｉ ／ ０ 提供 ３ ． ３ Ｖ的 电
４结 语
一
般 的有 线移动监控系统在应用上需要在安 防监控现场接入 压； 具备 外部存 储控 制器 功 能 ； 具 备ＬＣＤ控制器 功能 ； ４ 通道 的 有线入 口， 这一点限制了监控系统的应用 ， 对于偏 远山区、 海上油 田 Ｄ ＭＡ｛ ３ 通道 的ＵＡ ＲＴ； ２ 通道 的Ｓ Ｐ Ｉ ； ２ 通道 的ＵＳ Ｂ 接 口设备 ； １ 通道 等有 线网络无法接入的现场 ， 有线移动监控设备无法 使用。 与此 同 的Ｉ Ｉ Ｃ 总线接 口； １ 通道 的Ｉ Ｉ Ｓ 总线视频编解码器接 口； ＡＣ ９ ７ 编解码器 随着无线传输网络 、 单片机技 术、 智能移动设备、 互联 网技术 的 接 口； 能够兼容Ｓ Ｄ 主接 口协议与ＭＭＣ 卡协议 ； ４ 通道 的Ｐ ＷＭ定 时 时 ， 快速 而全面的发展 ， 具备了成 功研 发出移 动监控系 统的可能性 。 因 器， １ 通道 内部定 时器 ， ８ 通道ＡＤ Ｃ 接 口； 具有 日历 功能的Ｒ ＴＣ； 摄像 此 ， 移动监控系统具备市场应用条件和研发的技术条件 ， 是未来安 头接 口； １ ３ ｏ ＋通用Ｉ ／ Ｏ 接 口； ２ ４ 通道外部 中断源 ； 有普通 、 慢速 、 空闲 防领域的一个 重要发展方向。 本文分析 了移动监控系统的组成 部分 和掉 电模 式 ； 有Ｐ Ｌ Ｌ 片上 时钟 发生器 。 与发展历程 ， 讨论 了单片机的特点、 应用及其发展趋 势， 最后 以智能 ３ ． ２存储 器 设计与研究 了基 于单片机 的移动监控 系统。 开 发板的存储器 为同步动态随机存储器（ ｓ Ｄ ＲＡＭ） ， 存储容量 手机客 户端为例 ， 为６ ４ ＭＢ 或１ ２ ８ ＭＢ。 同步动态随机存储器（ ｓ Ｄ ＲＡＭ） 的存储速度大于 参考 文献 动态随机存 储器（ Ｄ ＲＡＭ） ， 能够 满足视频监控 的实时性要求 。 它 的 ［ １ ］ 李鸣涛． Ｐ Ｅ Ｇ 一 ４视频压缩技 术在城市 网监控系统中的应用［ Ｄ ］ ． 西 主要参数包 括存储容量 、 时钟周期 、 读写 时间、 延迟 时间 ， Ｓ ＤＲＡ Ｍ 安： 西安 电子科技大 学 ２ ０ １ ０ ． 的存储容量 一般为６ ４ ＭＢ或 １ ２ ８ ＭＢ， 时钟周期越小 ， 开发板频率 越 ［ ２ ］ 高成． 丁移动 网络的智能视频监控系统 的设计［ Ｄ ］ ． 长沙： 国防科学 高， 存储容量越大 、 时钟周期越小 、 读写时间越短、 延迟时间越短 ， 开 技术 大学。 ２ ０ １ ０ ． 发 板的速度越快 ， 这对于视频信号 的编码与处理是有 利的。 ［ ３ ］ 肖静娴． 于Ａ Ｒ Ｍ ９ 和Ｃ Ｃ Ｄ的嵌入式视频采集 与传输 系统［ Ｄ ］ ． 汉： 汉 ３ ． ３新 型 的存 储 器Ｆ Ｌ ＡＳ Ｈ 理 大 学。 ２ ０ １ Ｏ ．
基于SPI总线的多路数据采集系统的设计
基于SPI总线的多路数据采集系统的设计李宁;宋俊杰;黄元峰;雷元林【摘要】This article introduced the high accuracy AD chip AD7891 andC8051F040 chip microcomputer data acquisition system Through the SPI bus, AD7891 can be directly connected with C8051FO40,and thus facilitate the realization of the 8 channel analog high speed data acquisition and transmission, and gives the SPI bus interface circuit and software design.%文中采用高精度AD芯片AD7891与C8051F040单片机组成高速数据采集系统，通过SPI总线，将AD7891与C8051F040直接连接，方便的实现了8路模拟量的高速采集和传输，并给出了SPI总线的接口电路及软件设计。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)022【总页数】3页(P44-46)【关键词】高精度;单片机;SPI;高速采集【作者】李宁;宋俊杰;黄元峰;雷元林【作者单位】武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430205;汉江丹江口铝业有限公司,湖北丹江口442700;武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430205;武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430205【正文语种】中文【中图分类】TP23随着微处理器的发展及其在各领域的广泛应用，人们对电子测量技术和电子仪器系统提出越来越高的要求，对测试速度和精确度的要求也与日俱增。
测试系统主要包括对实时数据的高速采集、现场显示和分析处理3部分，其中最重要的一环就是实时数据高速采集，因为它关系到能否真实反映被测对象的状态和性能。
基于单片机的无线多路温度数据采集系统设计()
摘要本课题设计的是一套无线多路温度数据采集系统，主要用于对环境温度的采集与监控。
系统采用基于无线网络的设计思想和温度采集技术。
无线传输避免了远距离布线所带来的施工困难，成本高的缺点。
本设计用AT89C51单片机为主要硬件，设计了包括温度采集，温度显示，系统控制，串口通信等外围电路。
单片机AT89C51作为主单片机完成测量和控制以及与通信单片机的数据通信、无线收发控制等功能。
无线温度数据采集系统是利用下位机设置温度上下限和实时温度的采集，并将结果传输到上位机，以达到对温度的比较、控制。
关键词： AT89C51 温度采集温度传感器DS18B20 RS-232 MAX813 无线收发模块PTR2000AbstractThis paper introduces a kind of wireless monitoring system which is used to control temperature condition. The system adopts wireless network and temperature collect technique. The wireless communication can avoid the shortcoming of remote wire transmission, such as large wastage, high cost etc. This design uses AT89C51，The monolithic integrated circuit is the main hardware， In order to realize design goal this design including temperature gathering， the temperature demonstrated that， the systems control， strung together periphery electric circuit and so on mouth correspondence.The main MCU (AT89C51> takes charge of measurement，control and communication with the communication MCU. The communication MCU (AT89C51> is used to control receiving and sending data in the wireless communication. The system wireless temperature control system is uses in the lower position machine establishment temperature the lower limit， with real-time temperature gathering， transmits to on position machine，by achieves to the temperature comparison， the control.Key words:AT89C51Temperature gatheringDS18B20RS-232MAX813PTR2000wireless communication目录第一章绪论 (4)第二章方案论证5第三章系统总体设计73.1系统总体分析73.2设计原理8第四章各个元器件及芯片简介104.1 AT89C51单片机介绍104.2 DS18B20温度传感器简介114.3 PTR2000模块介绍124.4 MAX813芯片介绍134.5 MAX7219芯片介绍154.6 1602液晶显示屏介绍16第五章各部分电路设计175.1 看门狗电路175.2 温度采集电路185.3 串口电路185.4 显示电路195.5 键盘电路20第六章系统总体软件设计 (21)6.1 系统工作流程.................................................216.2 系统的软件设计 (21)6.3 软件设计流程图 (22)结论28致谢词29参考文献30附录1：硬件总图31第一章绪论在工农业生产中，对于采集数据的传输大多采用有线方式，因为有线方式的传输距离、数据传输速率以及抗干扰能力都要优于无线方式；然而对于在野外或者不便于铺设线缆的地区进行数据采集传输时，采用有线方式就受到了限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于C8051F040的多通道数据无线采集系统AWirelessMulti-channelDataAcquisitionSystemBasedonC8051F040
王 达 杨铁梅(太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024)
摘 要:基于C8051F040单片机、以太网控制芯片CP2200、简化的TCP/IP协议栈和无线路由器,设计了一个多通道数据无线采集和发送系统,避免了现场采集数据,只需通过以太网无线控制三路模拟信号采集和发送。实验结果表明,系统具有成本低,结构简单,采集精度高和数据传输速度快等特点。关键词:C8051F040;以太网;CP2200;无线数据采集
1 引言随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统在各个领域得到了十分广泛的应用,是工农业系统中至关重要的一环,为获取信息提供了良好的基础。在医药、化工等领域生产过程中,往往需要随时监测各生产环节的温度、压力、流量等参数。目前大多数数据采集系统只能进行数据的现场采集,已远远不能满足工业生产的要求,需要接入网络实现远程测控。远程数据采集系统是指由于被采集对象距离采集中心比较远,利用网络通信技术,采集、记录和显示被测对象的参数。远程数据采集系统不仅可以实现远程数据的采集,特别是在一些生产环境恶劣、危险性大、对人体造成伤害的某些场合,还能实现对被测对象的统一管理和调度,对远程设备进行故障诊断和控制,提高了终端设备的工业适应性和生产过程自动化。本文基于数据采集的研究需要,实现了一种基于C8051F040+CP2200的嵌入式以太网数据采集装置,具有低成本、结构简单、集成度高、数据传输速率高等特点。2 系统总体方案在该系统中,被测信号有CPU温度,信号发生器产生的正弦波信号和方波信号共三路电压信号,其值在(0~215)V之间。主控芯片为Silabs公司的C8051F040单片机,片内AD转换器进行AD转换,以太网控制芯片CP2200按以太网格式对数据进行封装,通过以太网接口RJ45和无线路由器发送至以太网,上位机以无线上网方式进行数据接收。系统的总体设计框图如图1所示。图1 系统总体设计框图211 微处理器C8051F040嵌入式处理器是系统的核心,处理器直接导致方案能否实现。根据处理器执行指令速度快,程序编译烧写方便等因素,选择了C8051F040单片机。C8051F040是美国Silabs公司推出的完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片,可在工业温度范围内工作与8051的微控制器内核CIP-51兼容,但与标准的8051结构相比指令执行速度有很大提高,70%的指令只需1~2个系统时钟即可完成;具有真正12位、100ksps的ADC,带PGA和8通道模拟多路开关;64KB可在系统编程的FLASH存储器以及4352(4K+256)字节的片内RAM,可以满足协议栈的植入;片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试。在使用JTAG调试时,所有的模拟和数字外设都可全功能运行,方便烧写和调试程序。212 以太网控制芯片CP2200CP2200是工业界体积最小、性能最高、8位总线控制的以太网驱动芯片,支持IEEE80213以太网媒体访问MAC控制协议,支持10BASE-T物理层,定义了OSI模型中的物理层和MAC子层,结合高层TCP/IP便可完全兼容100/1000BASET网络。CP2200内部带有2k字节的发送缓存和4k字节的接收缓存,还有8k字节的内部FLASH存储器,用于存储用户常数、Web服务器内容,它的最后6个存储单元是工厂预编程的唯一48位MAC地址。此芯片工作的温度范围在-40e~+85e,可为具有11个以上I/O引脚的微处理器扩展以太网通信功能。CP2200的多种集成功能(如CRC校验、数据滤波等)有效地减轻了单片机的载荷,它内部的收发接口单元操作起来灵活方便,为以太网数据包提供了有效的缓冲。3 系统硬件设计CPU内的温度由片内温度传感器采集得到,正弦波电压和方波电压分别加在AIN0和AIN1模拟输入引脚,三路模拟输入通过片内的模拟开关进入到12位AD转换器,其中AD转换所需的参考电压选自片内参考电压
33王达等:基于C8051F040的多通道数据无线采集系统 源产生的215V基准电压。CP2200采用非复用寻址工作方式,其中C8051F040的P7口和P6口分别作为8位数据线和地址线与CP2200的数据总线、地址总线相连;P415引脚为CP2200提供持续至少15uS的低电平复位信号;P517提供CP2200的片选信号;P416、P417分别为CP2200提供写选通信号、读选通信号。硬件电路图如图2所示。图2 硬件电路图4 系统软件设计411 主程序系统的软件设计包括单片机初始化、A/D转换、TCP/IP协议设计等。单片机的初始化包括看门狗的设置、端口配置、时钟配置定时器初始化、协议初始化以及CP2200的初始化等,初始化之后进行事件轮循以等待上位机发送采集命令。主程序流程图如图3所示。图3 程序初始化412 TCP/IP协议栈TCP/IP协议具有很强的灵活性,可以满足各种环境下的不同需求。TCP/IP采用四层模型:应用层、传输层、网络层、链路层。在对协议栈进行设计时,采用模块化设计的思想,将每个协议设计成一个独立函数模块,通过主函数进行调用。根据实际应用,精简的TCP/IP协议只对IP、ARP、ICMP、UDP、TCP协议进行了实现。下面分别介绍各协议的实现。ARP协议位于链路层,在系统中负责提供IP地址到对应的MAC地址之间动态映射,即实现地址解析。整个ARP协议主要完成ARP高速缓存更新,解析IP地址,ARP重传和发送等功能。IP协议是TCP/IP协议栈中最为核心的协议,所有的TCP、UDP及ICMP数据都是以IP数据报格式传输,它负责数据的路由和传输。IP协议主要处理IP数据报的接收和发送两部分组成,用来添加IP报头和根据IP上层协议标识字段分发送到相应的传输层进行处理。
图4 UCP/TCP收发流程图ICMP协议用来解决IP数据报在网络传输中造成的IP数据报错误的问题。本设计中只实现了回显请求与回显应答两种类型的报文,这两种报文是为Ping程序服务,可以用来检测网络是否正常连接。UDP协议是用来提供不面向连接的不可靠的数据流传输服务,它只是简单进行数据报的收发,并不保证数据能正常到达。UDP主要实现数据报的收发和解析命令。UDP的实现比较简单,在某些嵌入式以太网可以很好的应用。TCP提供面向连接的、可靠的、无重复的数据传输服务。TCP协议设计了严格的3次建立连接握手过程、4次关闭连接握手过程以及确认信息并进行滑动窗口流控的数据传输过程。413 数据收发程序设计(下转第38页)
34 5计量与测试技术62013年第40卷第8期录!M12)),d\d)0。根据检定规程的要求取两个测量点中重复性数值最大的值作为燃油加油机的最终重复性。因此,重复性L14处输入公式为:/=IF(OR(AND(ABS(原始记录!M9)<=013,ABS(原始记录!M12)<=013,原始记录!N9<=0115,原始记录!N12<=0115),AND(OR(ABS(原始记录!M9)>013,ABS(原始记录!M12)>013,原始记录N9>0115,原始记录!N12>0115),OR(原始记录!N9>0115,原始记录!N12>0115))),MAX(原始记录!N9,原始记录!N12),d\d)0。21216 输入检定条件检定用液体L16处输入公式为:/=原始记录!B40。根据检定规程要求检定时介质温度与环境温度的最大温差不得超过10e,应取介质温度(油枪出口处油温)最小值作为检定时液体温度。因此,检定时液体温度L17处输入公式为:/=MIN(原始记录!G9:原始记录!G14)0。检定时环境温度L18处输入公式为:/=原始记录!J4021217 其他输入监控微处理器序列号M20处输入公式为:/=原始记录!C150。编码器序列号M21处输入公式为:/=原始记录!H150。燃油加油机检定证书(检定结果通知书)中的其它内容根据通知要求填写完全。3 结论本文以燃油加油机后续检定为例,详细介绍了检定原始记录和证书的自动生成方法。在笔者单位的计量窗口应用以来,显著提高了工作效率和效益。参考文献[1]JJG443-2006燃油加油机检定规程[S]1北京:中国标准出版社,20081[2]王国龙,吴凯华1巧用EXCEL制作检定证书[J]1计量与测试技术,2012(7)1211[3]赛贝尔资讯1Excel公式与函数应用实例解析[M]1北京:清华大学出版社,20101
作者简介:郜胜利,男,助理工程师。工作单位:淇县质量技术监督检验测试中心力学室。通讯地址:456750河南省鹤壁市淇县107国道东侧。崔媛媛,漯河市质量技术监督检验测试中心(漯河462001)。郜连飞,鹤壁市质量技术监督检验测试中心(鹤壁458030)。收稿日期:2013-03-05
(上接第34页)图5 上位机接收上位机与服务器无线连接后,发送采集的命令,其中采集CPU温度、正弦波电压、方波电压的命令分别为0x01、0x02、0x03。单片机接收到数据包后调用协议栈解析出命令,其次调用AD转换程序,将转换结果进行奇偶校验,最后将校验位以及AD转换结果通过UDP或TCP方式发送至上位机,依次循环,直至单片机接收到新命令。单片机接收命令和发送数据的流程图如图4所示,其中TCP先进行三次握手之后再发送命令或传输数据,流程图中省略了建立连接和关闭的过程。5 实验与验证单片机IP配置为1921168111119,UDP端口号为7,TCP端口号为80。以太网模块与路由器的WAN口相连,上位机与LAN口相连,路由器的WAN口IP配置为静态IP:192116811111,LAN口IP为19211681011;上位机IP设为192116810111。实验结果如图5所示。6 结语本文中采用C8051F040+CP2200组成电路简单、成本低但速度快的无线以太网数据采集模块,测试结果显示,系统实现了数据的多次采集,采集精度高,程序运行稳定,传输速率快,对数据采集模块的网络化具有一定的研究意义。参考文献[1]孙伟超,尹德强1基于C8051F040的环境数据采集系统设计[J]1电子测量技术,2011,101[2]陈姣姣1基于C8051F340嵌入式以太网控制器的设计[J]1科技咨询,2011,21[3]陈晓燕,庞涛,卢宇翔1 嵌入式TCP/IP协议数据传输监控系统的设计[J]1测控技术,2012,021
作者简介:王达,男,硕士研究生。工作单位:太原科技大学电子信息工程学院。通讯地址:030024山西省太原市万柏林区流路66号。杨铁梅,太原科技大学电子信息工程学院(太原030024)。收稿日期:2012-09-12