基于SIM900A的无线数据采集卡设计与实现

摘要：为实现数据采集卡的无线通讯、有效传输，满足智能化需求，设计了一种基于SIM900A的无线数据采集卡。数据采集卡主要采用SIM900A芯片实现数据GSM／GPRS无线传输，将采集到的数据传送至远程终端。本设计改善了传统数据传输模式，提供了更趋向于智能化的功能。经验证，系统运行可靠稳定，具有低成本，低功耗，应用范围广等特点，和很好的应用前景。
关键词：SIM900A；数据采集；GSM／GPRS；无线通讯

0 引言
数据采集技术主要指从传感器输出的微弱信号，经信号调理、数模转换到存储、记录这一过程所涉及的技术。当前被广泛应用的数据采集卡大部分以电缆或插槽连接，受到插槽数不足、安装不便、传输距离等众多因素的限制。伴随着无线通信技术的发展，使用简单、分布灵活的无线数据采集卡慢慢涌现出来，成为数据采集卡新的重要发展方向。目前，无线数据采集卡的实现多以zigbee，nRF905，WI_FI等无线通讯技术为主。而SIM900A芯片在众多项目中的成功实践，为实现数据采集卡的无线通讯提供了新的思路。因此，设计这种低功耗的基于SIM90 0A的无线数据采集卡，以满足用户越来越多的新要求。

1 无线数据采集卡整体设计方案
无线数据采集卡主要由电源模块、主控模块、数据采集模块、无线通讯模块、外围接口和远程终端6部分组成。数据采集模块采用温度传感器DS18B20组成，采集温度数据。主控模块选用ATMEGA128作为主控芯片，使用其定时器功能定时采集温度、蓄电池电压等参数信息，利用主控芯片中的AD转换模块，将采集到的模拟量转换为数字量，再经主要由SIM900A构成的无线通讯模块传送给远程终端。远程终端可以为手机或上位机LINUX终端平台，经由处理后存储到数据库中，以备日后查询。系统结构图如图1所示。数据采集卡由电源模块供电，保证系统正常运行。我们设计的电源模块具备太阳能充电功能，从而确保数据采集卡的持久供电。此设计，具有低功耗，方便灵活，易于操作，几乎不受空间条件的限制等特点。

2 数据采集卡硬件设计
2．1 电源模块
电源模块给无线数据采集卡的主控模块、无线通讯模块和数据采集模块供电。该电源模块同时带有太阳能充电功能和电池电压检测功能，保证系统持久供电。电源模块硬件电路如图2所示。因为数据采集卡中主控模块电压要求2．7～5．5V，无线通讯模块电压要求3．4～4．5V，所以选用3．7V作为供电电压。由于无线通讯模块启动电压很大，故特意设计了一个感抗值比较大的电感(图2中L1)。在系统启动时产生较大瞬时电动势，使电流达到2A以上，足以达到无线通讯模块的启动要求。

2．2 主控模块
主控模块选用ATmega128作为主控芯片。主控模块硬件实现电路如图3所示。ATmega128是ATMEL公司生产的一款基于AVR RISC结构的低功耗CMDS 8位单片机，带有非易失性的程序和数据存储器，8路10位ADC。AVR核将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，通过一个时钟周期内执行一条指令同时访问两个独立的寄存器，ATmega8可以取得1 MIPS／MHz的性能，这种结构提高了其性能。ATmega128负责把数据采集模块采集回的模拟量转换为相应的数字量，并组建数据报，使用串口通过AT指令操作无线通讯模块将数据报文发送出去。