基于網(wǎng)絡(luò)的高速同步24位數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)

　　(1)主控模塊選用混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)器件C8051F340作為節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備的主控器件，負(fù)責(zé)控制、協(xié)調(diào)各功能模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和命令響應(yīng)圖片采集器。利用器件的雙串口分別控制射頻收發(fā)模塊和RS485接口器件MAX1483;自帶的USB功能控制器構(gòu)成USB接口;通過(guò)I/O端口模擬I2C時(shí)序控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件AT24C16;通過(guò)I/O端口控制時(shí)鐘DS1302;LCD通過(guò)端口并行傳輸顯示數(shù)據(jù)，外加其他I/O端口作為輔助控制：由I/O端口控制LED和蜂鳴器構(gòu)成聲光提示模塊。

　　(2)射頻收發(fā)模塊選用RMU900超高頻讀寫(xiě)模塊。該模塊通過(guò)天線解調(diào)、解碼射頻標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)，把數(shù)據(jù)發(fā)送給主控器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，或?qū)⒚詈蛿?shù)據(jù)編碼、調(diào)制后經(jīng)天線發(fā)送給標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的寫(xiě)操作。數(shù)據(jù)的傳輸通過(guò)與C8051F340的串口O相連的TX0和RX0實(shí)現(xiàn)。圖3為主控模板和射頻收發(fā)模塊原理圖。

　　基于RFID的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　(3)電源模塊 射頻模塊的功率較大。因此對(duì)于電源的要求較高，要求輸出大功率并且整個(gè)系統(tǒng)用到5 V和3.3 V兩種不同電源。所以選擇LT1085作為電源轉(zhuǎn)換器件。該器件可將5 V電壓轉(zhuǎn)換成3.3 V，最大輸出電流可達(dá)2 A。完全滿足射頻模塊和系統(tǒng)其他部分對(duì)電源的需要。

　　(4)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，待接收到計(jì)算機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)命令后再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)算機(jī)。I2C接口的AT24C16容量為16 Kbit，可存儲(chǔ)2 K字節(jié)的數(shù)據(jù)。通過(guò)主控器件I/O端口模擬I2C時(shí)序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀和寫(xiě)。

　　(5)接口部分RS485接口采用MAX1483器件。最多可驅(qū)動(dòng)256個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)RJ11接口實(shí)現(xiàn)與總線的連接：USB接口使用主控器件自帶的USB控制器，具有很高的可靠性。圖4是電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、接口部分的原理圖。

網(wǎng)絡(luò)圖片采集器 　　(6)其他模塊1602單色液晶顯示屏，可顯示采集到的數(shù)據(jù)和操作時(shí)間或?qū)崟r(shí)時(shí)間。顯示數(shù)據(jù)的傳輸采用并行傳輸?shù)姆绞剑涌炝似聊坏乃⑿骂l率。聲光提示模塊提示操作完成情況。主要通過(guò)主控器件的I/O端口控制LED閃爍和蜂鳴器的鳴笛。時(shí)鐘模塊顯示數(shù)據(jù)采集的時(shí)間或?qū)崟r(shí)時(shí)間。除板載電源外還設(shè)計(jì)有備用的紐扣電池，使掉電時(shí)時(shí)鐘不丟失。調(diào)試電路實(shí)現(xiàn)在線編程，向主控器件C8051F340燒寫(xiě)程序，監(jiān)測(cè)變量值的變化情況，調(diào)試程序，輔助完成軟件的編寫(xiě)。圖5、圖6為上述模塊的原理電路圖。

　　基于RFID的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分。上位機(jī)軟件部分主要針對(duì)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，采用C++語(yǔ)言編寫(xiě).控制節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備和接收節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后做進(jìn)一步處理。考慮到網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模最大為256節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)采用輪詢(xún)方式控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備，維持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。控制節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備的命令主要有：(1)發(fā)送數(shù)據(jù)命令：下位機(jī)接收到該命令的響應(yīng)是發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)，即緩存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù);(2)寫(xiě)標(biāo)簽命令：下位機(jī)接收到該命令的響應(yīng)是向感應(yīng)區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽寫(xiě)入新的數(shù)據(jù);(3)時(shí)間設(shè)置命令：下位機(jī)的響應(yīng)是根據(jù)參數(shù)更新DS1302的數(shù)據(jù);(4)設(shè)置功率命令：設(shè)置射頻收發(fā)模塊的發(fā)射功率以調(diào)節(jié)讀寫(xiě)標(biāo)簽的距離;(5)寫(xiě)分機(jī)號(hào)命令：該命令為單機(jī)命令，可為每個(gè)節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備寫(xiě)入一個(gè)唯一的分機(jī)號(hào)，以便區(qū)別不同的終端設(shè)備。下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要針對(duì)單片機(jī)平臺(tái)，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要是各功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序，如射頻模塊的控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、時(shí)鐘圖片采集程序模塊的輸出、LCD顯示模塊的數(shù)據(jù)顯示程序、USB接口的驅(qū)動(dòng)程序等。圖7為下位機(jī)軟件流程圖。