多路数据采集与无线传输系统设计报告
摘 要：本系统是一个多路数据采集与无线传输监控系统，数据采集终端获得实时的温度，从下位机通过无线传输模块传输到上位机将数据显示并输入计算机（PC）。上位机、下位机均采用单片机型号是AT89S52。两者之间通过串行端口进行数据无线传输。数据采集端使用单总线温度传感器DS18B20进行温度采集。数据采集也可以是其他传感器数据。http://www.16sheji8.cn/
关 键 词：单总线 数据采集 无线传输 温度传感 DS18B20 ASK调制
System designing of multi-data gathering and wireless transmission
【Abstract】: This is an monitor system with multi- data gathering and wireless transmission. The data of the real time temperature which are gathered by the temperature sensor(DS18B20) are transmitted to the master machine(AT89S52) from the slave machine(AT89S52) through the wireless transmission module. Then the data will be displayed by the master machine and transmitted to the PC for further processing. Other kinds of sensors also can be used for the data gathering.
【Keywork】: 1-Wire Bus data gather wireless transmission temperature sensor DS18B20 ASK modulation
1 系统设计
1.1 设计要求
设计一个多路数据采集系统，系统原理框图如下：系统模拟分布数据采集与控制系统，能对50米以外的各通道数据进行采集和对象控制，通过无线传输进行采集的显示和显示。具体设计任务是：
（1）数据采集对象为温度。
（2）采集终端-通道数为N路（设计中考虑N值越大越好）。
（3）终端集中控制器（具有显示、存储、画图）
1.2 总体设计方案http://www.16sheji8.cn/
1.2.1 设计思路
系统组成框图如图（1）、图（2）所示。它由中央处理器、温度显示、RS-232接口、多用途无线收发模块和传感器等部分组成。其工作原理是：下位机的P1.2口接收到温度传感器DS18B20测到的温度值（16位码），AT89C2051把这16位码转成十进制的温度值数据。同时把这十进制的温度值数据通过接在串行输出口的多功能无线传输模块传输给上位机。下位机没隔一秒发出一次数据，上位机每秒接收一次数据。上位机在串行输入口的无线传输模块接收数据，存储在片内数据存储器中，把这些数据通过P1口输出到三位LED七段数码管显示数据。七段数码管采取动态显示模式，一秒钟将数据显示刷新一次。而且，上位机把存储在数据存储器中的数据，通过串行输出口输出到计算机（PC）当中。这就完成了从数据采集、编码转换、数据无线传输、数据存储、数据显示等整个过程。
图（1） 数据采集终端原理框图
图（2） 无线数据接收终端原理框图http://www.16sheji8.cn/
1.2.2 方案论证与比较
1.2.2.1 方案论证
方案一：该系统方案采用AT89S52与DS18B20组成，显示部分由显示芯片MAX7219和4位LED组成，采取静态显示。但如果利用MAX7219作显示驱动，固然节省了AT89S52的I/O口资源，但却浪费了MAX7219的端口资源，MAX7219可以接驱动最多8位7段数字LED显示器或64个LED，现在却浪费了4个端口。温度采集可用热敏电阻，但是要配合信号放大电路，A/D转换电路，电路设计较复杂。
方案二：该系统方案使用现在最常用的单片机AT89S52和数字温度传感器DS18B20。AT89S52有丰富的I/O口，片内程序存储器为8Kbit，在串行输入口RXD接收无线数据，直接在P0端口接显示LED（4位）。无线传输采用多用途无线数据收发模块，数据发射模块的工作频率为315MHz，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，传输数据准确。用RS-232接口实现单片机与PC通信，把数据传到PC机上显示。单片机剩下的I/O口，还可以接上其他类型的传感器，比如湿度传感器和烟雾传感器。
1.2.2.2 方案的比较
比较方案一和方案二，可知方案二明显优于方案一，方案二电路设计简单，可靠性高，技术先进，成本低，因此选择方案二。
2单元电路设计
2.1电源电路设计
电源部分电路由电源插座，电源开关、三端稳压器7805、滤波电容和整流二极管组成。电路的优点是：直流电源输入范围宽从7.5V—24V都可以可靠工作，电路具有短路保护作用，纹波系数小，电压稳定为5V。如图（3）所示。http://www.16sheji8.cn/
图（3） 5V稳压电源电路
2.2 复位电路设计
复位电路如图（4）所示，复位电路具有上电自动复位作用。必要时可按复位键手动复位，电路中二极管使得手动复位更加可靠，且提高了复位电路的抗干扰能力。
图（4） 复位电路
2.3 在线下载线接口设计
在电路中，加上了ISP下载线接口，使得系统的更新能力提高了，在不改变硬件电路的前提下，通过我们提供的HEX文件就可以方便地增强或实现更多的的功能。如图（5）所示。
图（5）
2.4 LED显示电路设计
数码管动态显示电路如图（6）所示。单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。
设计显示电路采取4位数码LED管动态显示和软件译码显示温度值。LED采用共阳数码管。上拉电阻采用8位排阻，阻值为1K。段码由AT89S52的P0口控制，位码由AT89C52的P2.7、P2.6、P2.5、P2.4控制。八段共阳LED数码管段软件代码编码表如表（1）所示。http://www.16sheji8.cn/
