藍牙無線數據采集模塊的設計
摘 要：本文介紹了由ADmC812和藍牙芯片ROK101008構建的無線數據采集模塊,給出了該模塊的總體方案、硬件電路和軟件設計。該模塊可以實現8路數據的采集與無線傳輸,并能實現2路PID控制。
關鍵詞：藍牙技術;數據采集;無線傳輸
引言
藍牙技術是近年來發(fā)展迅速的短距離無線通信技術,利用藍牙技術構建無線數據采集模塊,可以減少系統間的電纜連接,具有攜帶方便、應用靈活等優(yōu)點。本文介紹了利用藍牙芯片和數據采集芯片研制成的藍牙無線數據采集模塊,對模塊的總體方案、硬件電路和軟件設計等內容作了詳細的介紹。藍牙無線數據采集模塊與數據分析系統調試結果說明該模塊性能達到了設計要求。
無線數據采集模塊方案
無線數采及分析系統的總體方案如圖1所示,PC機通過掛接在USB口的藍牙芯片發(fā)送指令信息(通道選擇、采樣頻率、采樣長度等)給數據采集模塊,數據采集模塊接收指令信息,采集數據并以無線方式傳輸給PC機,PC機接收數據后顯示,并進行各種處理。
藍牙無線數據采集模塊是無線數據采集及分析系統的重要組成部分,該模塊由數據采集單元、無線傳輸單元、系統軟件幾大部分構成。數據采集模塊由電池供電,安裝在現場,可脫離系統按指令自動完成數據的采集。
在圖1中,輸入信號是傳感器放大器送來的模擬信號,此信號經信號調理電路隔離放大及極性轉換后送入數據采集芯片ADmC812,再經過 A/D轉換(高速數據采集時數據可緩存在外部RAM AT29LV256中),然后封裝成數據包,由藍牙芯片的天線發(fā)送。電源管理模塊利用電池為信號調理電路、數據采集芯片、藍牙芯片提供長期穩(wěn)定的電源。
數據采集模塊硬件設計
在硬件電路的設計中,最重要的是所用元器件的選型,特別是主要元器件的選型。無線數據采集模塊中主要的元器件有兩個：一是數據采集芯片,另一個是無線傳輸模塊。
無線數傳模塊選型
愛立信的藍牙模塊ROK 101008和ROK101007(含USB接口)是兩款使用非常廣泛的產品,它們集成了射頻單元和基帶控制器,提供多種HCI(主機控制器接口)傳輸層接口,并提供用于試驗的接口電路板和天線,在使用上非常方便。由于本文設計的藍牙無線數據采集模塊使用串口通信,而ROK101008可以完成無線數采模塊所需要的功能,所以采用了ROK101008藍牙模塊。
數據采集芯片選型
ADmC812的優(yōu)點是集成了一個完全可編程、自校準、高精度的模擬數據采集系統,它的體積小、成本低,通過采用閃速/電擦除存儲器,輔之以內含的加載器和調試軟件,解決了以ROM為基礎的芯片產品的靈活性差、存儲困難等問題,也使系統的設計、編程、調試更加簡便。另外,它的空閑和掉電方式對于電池供電的測控設備來說都是至關重要的性能。
無線數據采集模塊原理框圖
無線數據采集模塊硬件如圖2所示。為了用電池滿足ADmC812、ROK 101008、7HC573、AT29LV256芯片3.3V供電,以及信號調理電路 5V供電要求,采用可以輸出3.3V和5V電壓的穩(wěn)壓模塊MAX75**輸出-5V電壓的ICL7660。由于ADmC812只能實現單極性模數轉換,因此以差分放大器IN105進行雙極性到單極性轉換,并實現隔離和放大作用。另外,以差分放大器OP291實現兩路D/A輸出信號單極性到雙極性轉換及隔離作用。極性轉換電路原理如圖3所示。
