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单片机在无线数据传输中的应用

导读: 本文介绍了无线数据传输系统的组成、AT89C51单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。

  一般的数字采集系统,是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号,经模/数转换器ADC采样、量化、编码后,为成数字信号,存入数据存储器,或送给微处理器,或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是 样一套利用无线手段,将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。

 

  1 系统组成

 

  系统组成如图1、图2所示。

 

  

 

  系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储,接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。

 

  2 AT89C51与数字电台的串行通信

 

  Atmel公司的AT89C51单片机,是一种低功耗、高性能的、片内含有4KB Flash ROM的8位CMOS单片机,工作电压范围为2.7~6V(实际使用+5V供电),8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口,能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚(串行数据接收端)和TXD引脚(串行数据发送端)与外界进行通信。

  2.1 通信协议与波特率

  数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为:

  通信接口——标准串行RS232接口,9线制半双工方式;

  通信帧格式——1位起始位,8位数据位,1位可编程数据位,1位停止位;

  波特率——1200 baud。

  数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台,工作于VHF/UHF频段,可进行无线数传(9线制标准串行RS232接口),也可进行话音通信;采用二进制移频键控(2FSK)调制解调方式,符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时,推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时,电台工作于220~240MHz频率范围,采用半双工方式(执行收、发操作,但不能同时进行)即可满足系统要求。

  2.2 AT89C51串行口工作方式

  AT89C51串行口可设置四种工作方式,可有8位、10位和11位帧格式。本系统中,AT89C51串行口工作于方式3,即鳘帧11位的异步通信格式:1位起始位,8位数据位(低位在前),1位可编程数据位,1位停止位。

  发送前,由软件设置第9位数据(TB8)作奇偶校验位,将要发送的数据写入SBUF,启动发送过程。串行口能自动把TB8取出,装入到第9位数据的位置,再逐一发送出去。发送完毕,使TI=1。

  接收时,置SCON中的REN为1,允许接收。当检测到RXD(P3.0端有“1”到“0”的跳变(起始位)时,开始接收9位数据,送入移位寄存器(9位)。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时,前8位数据送入SBUF,第9位数据送入SCON中的RB8,置RI为1;否则,这次接收无效,不置位RI。

 

  

 

  串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定:

  方式3波特率=T1溢出率/n

  当SMOD=0时,n=32;SMOD=1时,n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率(计数速率=fosc/12)和TI预置的初值。

  定时器T1用作波特率发生器,工作于模式2(自动重装初值)。设TH1和TL1定时计数初值为X,则每过“2 8-X”个机器周期,T1就会发生一次溢出。初值X确定如下:

  X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL

  本系统中,SMOD=0,波行率BTL=1200,晶振fosc=6MHz,所以初值X=F3H。

  2.3 AT89C51与数字电台的硬件连接

  AT89C51与数字电台的硬件连接如图3所示。

  系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态(PPT=0,收状态;PPT=1,发状态),单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平,电台使用RS232电平,由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离,增强系统抗干扰性能。

  单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换,以及指令的接收和数据发送。接收时,P3.5=1,c2=1,74HC125B截止;P3.5经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为低电平,将其置为接收状态;同时c1=0,74HC125A导通,接收的指令由电台的RXD端输入,经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门,送入单片机RXD脚。发射时,P3.5=0,经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为高电平,将其置为发射状态;同时c1=1,74HC125A截止,c2=0,74HC125B导通,数据由单片机TXD脚输出,经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换,通过电台TXD端口将数据发送出去。

 

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