对于移动或便携式数据采集测控系统而言,采用无线数据传输是一种较好的选择方案。由北京捷麦通信器材有限公司生产的SA68D21DL无线数据报警收发模块就是一款可在微机与微机之间,或微机与单片机之间进行全双工远距离无线通信的收发模块。该模块还可组成最多65535点的单发多收或多发单收形式无线局域网。其上位机硬件接线电路如图3所示。
2.5 电源
在该系统中,SA68D21DL为较高电压器件,电压要求为6 V,为了与之接口,AT89S51也工作在6 V(AT89C2051是宽电压器件)电压下。该系统用+6 V电源供电,可以通过支流稳压电源得到,考虑干扰与系统稳定,建议用干电池供电。
3 主控系统
在该系统中,控制主机作为连接Internet网和无线传感器网络之间的协议转换网关。其硬件采用致远电子公司MiniARM嵌入式工控模块。MiniISA系列采集板卡采用智能型板卡结构,即在板卡上内置MCU。板载MCU对板卡上I/O端口进行控制,实现I/O数据的缓存,从而降低板卡对于MiniISA接口主机的依赖,节省主机处理数据的时间,保证MiniISA系统更加高效的运行。此外板载MCU可以对采集的数据或者输出数据进行进一步的处理。系统电路图如图4所示。
3.1 MiniISA-8016A数字量输入继电器输出板卡
MiniISA-8016A是一款用于MiniISA总线的继电器输出和隔离数字量输入卡,该卡提供8路隔离数字量输入,在噪声环境下为采集数字量提供1 500 VDC的隔离保护;它带有8个继电器,可以用作开/关控制设备或小型电力开关;此外它还带有2个可由用户自定义的隔离脉宽调制PWM输出。
3.2 MiniISA-GMT05001人机界面板卡
MiniISA-GMT05001是一款基于MiniISA总线的人机界面板卡,适用于任何具有MiniISA总线主控电路的底板上。
采用5.7英寸、分辨率为320×240的单色屏,支持触摸屏操作功能,提供了六个按键输入。通过操作MiniISA总线完成相应的显示和按键功能。
3.3 MiniISA GPRS无线数传设备MiniISA-WG23
MiniISA-WG23是基于GPRS网络的智能型无线数传设备(DTU),具有MiniISA并行接口,能够方便地嵌入到用户的设备中,提供透明的数据传输功能,可以方便地实现无线的数据传输。
4 远程控制系统
远程控制系统主要设计GPRS通信系统、GPRS与Internet网络接入系统、监控中心主机友好界面显示控制系统。这一部分硬件部分可以应用现有的移动公司与电信等互联网资源,软件考虑成本和专业功能可以自主开发,建议应用现有远程软件,如《波尔远程控制》软件、湖南省远程监控设备有限公司的RC-2000可视化远程控制软件系统。
5 水泵电机驱动电路
考虑强电弱电隔离作用,水泵供电系统可以考虑与整个系统分开设计。利用系统板上的继电器控制电机电源即可实现,电路如图5所示。
6 系统软件设计
系统软件包括两大部分:传感器网络接点系统程序与主机控制系统程序。
6.1 采集系统程序
无线传感器网络节点系统程序由主程序、数据采集子程序、与上位机通信的子程序等部分组成。这里介绍主程序的设计框图。
6.2 通信协议研究