新型无线传感器遥测系统设计方案

　　本系统采用摩托罗拉公司的编码器MC145026及译码器MC145027。MC145026/27是Motorola公司生产的用于通信的配对芯片,它是一种低压CMOS编译码器件，具有较强的抗干扰能力，广泛应用于遥控遥测电路[5]。它们的基本特性是：

　　(1)当编码器发送脚TE(14脚)接地(低电平时)，编码器将5位地址及4位数据以不同的脉冲编码方式串行输出，每发送一次，编码器自动送出两串相同的地址、数据脉冲串(由15脚输出)。

　　(2)译码器接收到编码器发送的第一串脉冲信号后，若译码器的5位地址与编码器的5位地址完全相同，则将传送来的4位数据送入寄存器;接到第二串脉冲信号，再经过第二次核对，若地址无误，数据与第一次相符，才将4位数据送到输出端并锁存;VT脚由低电平变高电平，表示接收信号，此高电平一直保持到有新的数据输入或间隔4次数据传输的时间而无新的数据输入为止。

　　(3)每传输一次所需要的时间取决于内部振荡器的工作频率，由片外的RC参数决定。振荡频率可在1.71~362KHz范围内选取。

　　(4)静态电流特别小，编码器小于1uA，译码器一般也小于100uA。

　　3.1.3数据处理单元设计

　　系统采用了单片机AT89S53，完成对所需测量的参数进行定时采集、计算、误差处理、存储以及数据的发送控制等。 AT89S53是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含12k Bytes ISPD串行编程可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S53可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

　　AT89S53单片机设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

　　A/D变换器输出的Q0～Q3及DS1～DS4采用查询方式将千、百、十、个位数输入单片机，并将这4位数分别存入RAM中。输入的数据可以是正值或负值，这可根据千位的Q2来判断：Q2=1时，数据为正;Q2=0时，数据为负。通过软件来判别Q2是否为1，即可确定符号位的正负。由单片机程序控制，顺序地将符号位、千位、百位、十位、个位数逐位地通过单片机输出到无线通信芯片。单片机除了上述功能外，它还可以利用软件进行计算和数据处理，对非线性传感器进行校正，或对某些有规律的误差进行自动补偿，这样可充分发挥单片机的功能，并提高测量的精度。

　　3.1.4无线通信单元设计

　　无线通信模块采用Chipcon 公司的CC2420 作为该模块的核心器件。该芯片是符合IEEE802. 15. 4 规范、工作在2. 4 GHz ISM 公用频道的射频收发器[6]。该收发器低功耗、抗干扰能力强，具有输出强度和收发频率可编程等特点。一般相近两个节点间的通信距离为10 ～ 100 m，在加大无线发射功率后，可增加到1 ～ 3 km。其最大收发速率为250kbps。该芯片还具有硬件加密、抗邻频道干扰能力强、安全可靠、抗毁性强等特点。

　　由CC2420 实现物理层的数据收发和底层控制，通过SFD，FIFO，FIFOP 和CCA4 个引脚表示收发数据的状态; 处理器通过SPI接口与CC2420 交换数据、发送命令。CC2420通过简单的四线(SI、SO、SCLK、CSn)与SPI兼容串行接口配置，这时CC2420是受控的。AT89S53的SPI工作在主机模式，它是SPI数据传输的控制方，CC2420设为从机工作方式。AT89S53与CC2420引脚连接图如图2所示。

　　图2 AT89S53与CC2420引脚连接图

　　CC2420的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/ 输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。CC2420可以通过4线SPI总线设置芯片的工作模式,并实现读/ 写缓存数据,读/ 写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射/ 接收缓存器。CC2420通过SI引脚接收从单片机AT89S53输出的数据信号，并通过SO引脚把数据发送出去。