用于環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計

?。?）A/D轉(zhuǎn)換電路

　　A/D轉(zhuǎn)換電路采用MAX197,用于將監(jiān)測儀器送來的4～20mA的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送至單片機進(jìn)行處理。MAX197芯片是美國MAXIM公司近年的新產(chǎn)品，是多量程（±10V,±5V,0～10V,0～5V）、8通道、12位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近工作方式，有標(biāo)準(zhǔn)的微機接口。三態(tài)數(shù)據(jù)I/O口用做8位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線的時序與絕大多數(shù)通用的微處理器兼容。全部邏輯輸入和輸出與TTL/CMOS電平兼容。新型A/D轉(zhuǎn)換器芯片MAX197與一般A/D轉(zhuǎn)換器芯片相比，具有極好的性能價格比，僅需單一+5V供電，且外圍電路簡單，可簡化電路設(shè)計。

　　在此采集器系統(tǒng)選用從CPU與其聯(lián)接。使AT89C52的P0.0～P0.7與MAX197的D0～D7相連。P2.7作片選信號，MAX197的地址分配為7000H。選擇MAX197為軟件設(shè)置低功耗工作方式，所以置SHDN腳為高電平，本例采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，所以REF、REFDJ均通過電容接地。用P1.7腳用做判讀高、低位數(shù)據(jù)的選擇線，直接與HBEN腳相連。MAX197的INT腳與從CPU的P1.6相連，作為轉(zhuǎn)換識別信號。

　?。?）通訊傳輸單元

　　由于環(huán)境監(jiān)測點地理位置比較分散、偏僻、自然條件較差，采用有線傳輸需要架設(shè)專線，成本太高。無線傳輸因組網(wǎng)迅速靈活、建設(shè)周期短、成本低，特別適合條件差的野外使用環(huán)境和跨區(qū)域的應(yīng)用。特別是隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展，采用無線網(wǎng)絡(luò)方式來傳輸數(shù)據(jù)已成為新的發(fā)展趨勢。這里采用了深圳宏電公司的GPRS無線數(shù)據(jù)終端單元（DTU）作為監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸單元，其主要技術(shù)特點有：

　　一是透明數(shù)據(jù)傳輸。H7100GPRSDTU直接提供RS485或RS232接口，使用簡單、方便，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明的傳輸通道；二是后臺計算機支持經(jīng)。普通GPRSModem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網(wǎng)，利用PC機的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換；而H7100GPRSDTU內(nèi)置自動網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理模塊，無須后臺計算機支持；三是點、點對多點、對等、實時數(shù)據(jù)傳輸。H7100GPRSDTU可以實現(xiàn)點~點、點~多點、中心~多點的對等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時延一般小于1s;四是永遠(yuǎn)在線。H7100GPRSDTU一開機就能自動附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與數(shù)據(jù)中心建立通訊鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)。由于H7100GPRSDTU直接提供RS485或RS232接口，因此和主CPU之間的通訊電路采用兩種串行通訊方式：即RS-485和RS-232方式。分別采用MAXIM公司的MAX1487和MAX202E通訊芯片來實現(xiàn)，通過內(nèi)定的通訊協(xié)議及GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元與遠(yuǎn)程的監(jiān)測信息處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　?。?）按鍵、顯示電路

　　本采集器采用比高科技公司的BC7281芯片來實現(xiàn)采集器上的相關(guān)參數(shù)輸入及數(shù)據(jù)顯示。該芯片可驅(qū)動8位或16位數(shù)碼管顯示，具有64鍵鍵盤接口，內(nèi)含去抖功能，具有2種鍵盤工作模式，適應(yīng)不同應(yīng)用要求，獨具光柱譯碼方式，可獨立控制兩條64段光柱顯示，段尋址功能便于控制獨立的LED,16位均均可獨立控制閃爍屬性，閃爍速度軟件可調(diào)，段驅(qū)動極性及移位脈沖時序均可控，可配合各種形式的驅(qū)動電路，鍵盤部分具有鍵值鎖存功能，內(nèi)部顯示寄存器和控制寄存器的內(nèi)容均可讀出，且采用2線制的高速串行接口與CPU連接，大大簡化了電路設(shè)計，編程較為方便。

　　4  采集器控制程序流程

　?。ㄒ妶D3）

　　5  結(jié)語

　　本文介紹的數(shù)據(jù)采集器具備對多路模擬量（4~20mA信號）的自動連續(xù)采集、轉(zhuǎn)換、存儲及數(shù)據(jù)傳輸功能，能自動保存最近6-30天檢測數(shù)據(jù)。由于具備RS-232和RS-485通訊接口，可以方便地外接其他的檢測模塊。另外該采集器還使用了GPRS無線傳輸模塊。因此該采集器除了用于環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸外，還可廣泛應(yīng)用于地理位置比較分散、偏僻、自然條件較差的環(huán)境下的工業(yè)控制、自動測試、儀器儀表、遠(yuǎn)程通訊等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸。