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数据采集系统信号无线传输 摘要：介绍以8031 单片机控制和数据传输， HIH-3610 湿度传感器、DS18B20 一线数 字温度传感器、TLC2543 12 位串行A/D 转换器、nRF401 和存储器为核心，通过无线 收发模块进行温湿监测和控制系统，实现温湿数据采集系统半双工无线传输；给出了 该系统的电路原理和硬件设计与实现方法。 关键词： 8031 nRF401 温湿测量 数据采集 显示电路 前言 数据采集系统是指定时对模拟输入信号进行采样，并转换为数字量，在一特定算法进行数 据处理，最后将结果输出（显示或打印）或存储（存入磁带、磁盘）的系统。 在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境温度与湿度进行测 量及控制。准确测量温湿度对于生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。测量湿度要 比测量温度更复杂，这是因为温度是个独立的被测量，而湿度却受大气压强和温度的影响。温湿 度测量领域的新技术不断涌现，新产品也断出现。主要有两方面：温湿度传感器正从分立元件向 集成化、智能化、系统化的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件；在温 湿度测量系统中普遍采用线性化处理、自动温度补偿和自动校准湿度等项新技术。温湿度传感器 的非线性输出及一致性较差，使温湿度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大 的困难。因此，采用美国霍尼韦尔（Honeywell）公司的线性电压输出湿度传感器HIH—3610 是 一种测试精度高和体积小，能在高温，有化学液体或气体的环境下正常工作，例如可以测量含有 氨、苯、甲醛等有害气体的鸡棚或猪舍中的相对湿度。即使在饱和状态下，传感器也很容易从短 期凝结中恢复过来。芯片上有一层起保护作用的亚硝酸盐钝化层，在安装过程中不易损坏。 一线总线与单片机进行数字通讯、总线负载量大、布线简单、精度高、性能稳定、价格便 宜等多方面优点，给工业现场系统设计带来很大的方便。还有作为信号源，无需考虑如何解决通 讯协议问题；在很多数场合，不用考虑总线上连接的传感器数量，甚至不需另外提供电源。数字 温度传感器是在20 世纪90 年代中期问世，有一线总线的特点。数字温度传感器是微电子技术、 计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。国际上已开发出多种数字温度传感器系列产品，内 部都包含温度传感器、A ／D 转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。 但由于大多数采用传统有线连接，采用有线的方式连接布线复杂、成本高、易老化。随着 技术的发展，以及劳动力成本的日益上升，人身安全的重要性，无人值守监控系统的应用将越来 越广泛。那么选择何种无线通信方式成为许多工程技术人员非常关心的问题。 目前，无线传输的方法很多，选择那种无线通信的方法作为传输数据是一种比较理想。采用 nRF401 无线收发模块传输数据，工作在ISM 频段，无需申请通信协议再加上简单的外围电路完成 数据传输。单片机应用系统主要对温湿测量与控制，需要扩展存储器存储数据及便于对历史数据 查阅和绘制出实时或历史温湿度变化曲线，同时也便于将历史测量的温湿度传送给上位机，由上 位机来完成温湿度的变化规律统计分析和显示。采用单片机应用系统和无线数据收发模块对温湿 测量和控制不仅操作方便、简单和灵活大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从 而提高产品的质量、数量和一些安全性问题。 1.系统实现方案的确定 1.1 无线传输的方法及传输原理 目前，实现数据无线传输有超短波通信、卫星通信、GSM 短信或GPRS 通信、红外线、蓝牙、 扩频通信等。 1 数据采集系统信号无线传输的研究 超短波通信是用 30MHz 一 300MHz 的超短波频段的电磁波进行的无线电通信，也叫甚高频通 信。 卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地球 站发上 来的电磁波放大后再返送回另一地球站；地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面通过地 球站出入卫星系统形成链路。 GSM 短信是基于GSM 的短信信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一 种信息在移动网络上存储和转寄的过程。GPRS 通信主要由三部分组成：数据服务中心、无线传输网 络和远程