數據采集及無線收發系統設計

谷宗冉 ，孟立凡 ，楊艷軍

（1 中北大學電子測試技術國家重點實驗室 信息與通信工程學院 山西 太原 030051；2 北京理工大學 機電學院 北京 100081）

0 引言

在一般的測試實驗中，我們通常是在實驗地點將實驗做完，將數據保存到存儲介質中，然后，將數據拿回到實驗室，分析數據可靠性、 準確性。再根據實驗數據來分析實驗是否成功。如果我們將這種方式應用到實際工程測試中，會出現一些問題。例如，工程進行過程中，如果中間環節出現問題，不能及時對數據進行分析，無法得出問題出在哪里，這樣就可能給工程的進展帶來延誤。本文就此問題，提出一種簡單的實時數據采集及發送系統，可以使遠在千里之外的分析人員，及時對測試結果進行分析，發現問題，解決問題，保證工程的順利進行。

1 硬件電路的設計

1.1 采集電路原理圖

數據采集電路原理圖如圖1所示。

圖1 采集電路原理圖

1.2 無線收發部分的設計

無線收發部分是基于現有的移動通信網絡，即GPRS(General Packet Radio Service，通用無線分組業務)網絡，完成數據的無線收發。數據發送模塊采用市場上常見的數據發送單元DTU（Data Transmit Unit），將測試數據發送到網絡上指定的數據服務終端。研究人員就可以根據測試數據進行分析，并且將結果快速反饋到工程現場，保證工程的順利進行。

1.2.1 DTU模塊

DTU模塊內部由4部分構成：互聯網控制器，GPRS/CDMA模塊、電源部分、外部接口部分。其中互聯網控制器是DTU的核心，實現了DTU的所有控制功能，它內嵌了完整的TCP/IP協議，使得DTU具備了IP通信能力。GPRS/CDMA模塊負責無線數據通信。電源部分為互聯網控制器和GPRS/CDMA模塊提供合適的電源。外部接口部分為一個RS232串口、SMA天線接口、SIM/UIM卡座接口，其內部結構如圖2所示。

圖2 DTU模塊內部結構

1.2.2 ADuC841與DTU的連接示意圖

ADuC841與DTU之間的連接很簡單，只需要一個串口就可以完成全部控制。連接圖如圖3所示。

圖3 單片機與DTU連接方式

2 系統軟件設計

2.1 系統工作流程

數據采集發送部分的主要工作流程為：系統初始化完成之后，單片機和DTU完成相應的通信協議。準備采集數據。采集完成之后，單片機將數據寫入到DTU緩存中，工作在命令模式的DTU將數據發送后返回確認信息，繼續傳送下組數據。其主程序流程圖如圖4所示。

2.2 遠程監測軟件設計

數據接收端是一臺專門的數據服務器，將每次接收到的數據存儲到數據庫中。通過相應的上位機軟件可以查看測試結果。

圖4 主程序流程圖

3 實驗結果分析

在實驗室中對系統進行測試。我們對普通的信號進行測試（結果如圖5所示）。使DTU分別工作在透傳模式和命令模式下，對該數據采集及無線收發系統性能進行測試。對比遠程監測系統和儀器配套軟件所顯示的波形可以得出，該系統可以將數據完整、準確地發送到網絡上指定的服務器。

4 結束語

數據采集及無線收發在我們工程實際中應用十分廣泛。本設計使用美國模擬器件公司推出的ADuC841單片機和北京嘉復欣公司推出的DTU，利用現有移動通信網絡，實現了數據的采集以及實時發送，整個設計簡單，數據傳輸穩定，給工程實際應用帶來了極大的方便。

[1]GF-2008AW外置式GPRS IP 調制解調器用戶手冊

[2]美國ADI公司.微處理器ADuC841數據手冊（2003）.http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADUC841_842_843.pdf.

[3]張唯，趙辰.ADuC8xx微控制器及接口電路設計 [M].北京：北京航空航天大學出版社,2007.

[4]郭天祥.新概念51單片機C語言教程 [M].北京：電子工業出版社,2009.

[5]孫秋野，柳昂，王云爽.LabVIEW8.5快速入門與提高[M].西安：西安交通大學出版社,2009.

[6]GPRS無線數據傳輸：論GPRS技術在無線數據通信中的優勢.http://CrazyCoder.cn/NetworkTechnology/Article38415.html

[7]李剛，林凌，粟田和.易學易用高性能SoC單片機ADuC841 [M].西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[8]李全利，遲榮強.單片機原理及接口技術[M].北京：高等教育出版社,2005.