一般的數(shù)字采集系統(tǒng),，是通過傳感器將捕捉的現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為電信號,，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣,、量化、編碼后,，為成數(shù)字信號,，存入數(shù)據(jù)存儲器，或送給微處理器,，或通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進行處理,。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是 樣一套利用無線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測量站發(fā)送到主控站的設(shè)備,。
1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成如圖1,、圖2所示,。
系統(tǒng)由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現(xiàn)場信號的采集,、存儲,，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令,、接收數(shù)據(jù)信息,、進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機顯示打印等,。
2 AT89C51與數(shù)字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機,，是一種低功耗、高性能的,、片內(nèi)含有4KB Flash ROM的8位CMOS單片機,，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線,。它有一個可編程的全雙工串行通信接口,，能同時進行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進行通信,。
2.1 通信協(xié)議與波特率
數(shù)字電臺與單片機,、終端主控機的通信協(xié)議為：
通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式,；
通信幀格式——1位起始位,，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位,，1位停止位,；
波特率——1200 baud。
數(shù)字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺,，工作于VHF/UHF頻段,，可進行無線數(shù)傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信,；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準,。在話帶內(nèi)進行數(shù)字傳輸時,，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時使用。實際使用時,，電臺工作于220～240MHz頻率范圍,，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作,，但不能同時進行）即可滿足系統(tǒng)要求,。
2.2 AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式,，可有8位、10位和11位幀格式,。本系統(tǒng)中,，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位,，8位數(shù)據(jù)位（低位在前）,，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位,。
發(fā)送前,，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF,，啟動發(fā)送過程,。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置,，再逐一發(fā)送出去,。發(fā)送完畢，使TI=1,。
接收時,，置SCON中的REN為1，允許接收,。當(dāng)檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時,，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）,。當(dāng)滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時,，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8,，置RI為1,；否則，這次接收無效,，不置位RI,。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當(dāng)SMOD=0時，n=32,；SMOD=1時,，n=16。T1溢出率取決于T1的計數(shù)速率（計數(shù)速率=fosc/12）和TI預(yù)置的初值,。
定時器T1用作波特率發(fā)生器,，工作于模式2（自動重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時計數(shù)初值為X,，則每過“2 8-X”個機器周期,，T1就會發(fā)生一次溢出,。初值X確定如下：
X=256-fosc×（SMOD+1）/384×BTL
本系統(tǒng)中，SMOD=0,，波行率BTL=1200,，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H,。
2.3 AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接
AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接如圖3所示,。
系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測量數(shù)據(jù)。利用單片機串口與數(shù)字電臺RS232數(shù)據(jù)口相連,。電臺常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0,，收狀態(tài)；PPT=1,，發(fā)狀態(tài)）,，單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平,，電臺使用RS232電平,，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實現(xiàn)單片機與電臺之間的電源隔離,，增強系統(tǒng)抗干擾性能,。
單片機通過帶控制端的三態(tài)緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發(fā)轉(zhuǎn)換,，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送,。接收時，P3.5=1,，c2=1,，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相,、光電隔離,，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài),；同時c1=0,，74HC125A導(dǎo)通，接收的指令由電臺的RXD端輸入,，經(jīng)MAX232電平變換,、光電隔離、74HC125A緩沖門,，送入單片機RXD腳。發(fā)射時,，P3.5=0,，經(jīng)74HC14反相,、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平,，將其置為發(fā)射狀態(tài),；同時c1=1，74HC125A截止,，c2=0,，74HC125B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)由單片機TXD腳輸出,，經(jīng)74HC125B緩沖門,、光電隔離、MAX232電平變換,，通過電臺TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去,。
3 通信軟件設(shè)計
通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題,，整個系統(tǒng)就會癱瘓,。采取差錯控制與容錯技術(shù)是非常重要的。
*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼,。測量站在連續(xù)收到5個同步符后進行密碼驗證,，驗證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過,，則測量站發(fā)一信號讓主控站重發(fā),，三次驗證不過則停發(fā)該命令。測量站發(fā)/主控站收時,，驗證方式與此相同,。驗證通過后，測量站開始發(fā)送數(shù)據(jù),。
*一個指令由3字節(jié)構(gòu)成,，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H,。如果收到的指令不符合此規(guī)則,，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯誤時停發(fā),。
*主控站每發(fā)一個指令,，測量站都回送一個應(yīng)答信號。該應(yīng)答信號中包含原指令樣本,。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序,。
初始化程序：
BTL EQU 2FH ；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元
MOV TMOD，#21H,；T0方式1,，16位計數(shù)器，T1方式2,，串口用
SETB TR0 ,；啟動T0
MOV BTL，#0F3H ,；波特率設(shè)定為1200
MOV SCON,，#0C0H；串口方式3,，9位數(shù)據(jù),，禁止接收
接收及驗證程序：
NUM EQU 2BH ；同步符個數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元
TEMP EQU 2CH
ROM-CH：DB 55H,，55H,，55H，55H,，55H,，55H，55H,，55H,，55H，55H
DB 55H,，55H,，55H，55H,，55H,，55H，55H,，55H,，55H，55H ,；20字節(jié)同步符
MIM DB ‘WSC‘：3字節(jié)密碼“WSC”
SETB P3.5 ,；置電臺收狀態(tài)
SETB REN ；允許串口接收
A1：MOV NUM,，#0 ,；記錄連續(xù)到同步符55H的個數(shù)
A2：JB RI，A2 ,；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3
A3：CLR RI ,；清接收中斷標志
MOV A，SBUF ；讀串口數(shù)據(jù)
CJNE A,，#55H,，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1
INC NUM ,；收到的同步符個數(shù)加1
MOV A，NUM ,；取收到的同步符個數(shù)
CJNE A,，#5，A2 ,；未收夠連續(xù)5個55H轉(zhuǎn)A2
A4:MOV NUM,，#0 ;密碼驗證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)
A5：MOV DPTR,，#MIM,；密碼字符首址
MOV A，NUM
MOVC A,，@A+DPTR,；查表取密碼
MOV TEMP，A ,；保存密碼
JB RI,，A6 ；串口收完一個字節(jié)轉(zhuǎn)A6
…
A6：CLR RI ,；清接收中斷標志
MOV A,，SBUF ；讀串口數(shù)據(jù)
CJNE A,，TEMP,，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4
INC NUM ,；收到的密碼個數(shù)加1
MOV A,，NUM ；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)
CJNE A,，#3,，A5 ；密碼未收完轉(zhuǎn)A5
發(fā)送程序：
CLR P3.5 ,；置電臺發(fā)狀態(tài)
MOV B,，#23
MOV DPTR，#ROM-CH
B1：CLR A
MOVC A,，@A+DPTR,；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)
INC DPTR
LCALL SEND-CH ；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序
DJNZ B，B1
…
CLR A
MOV DPTR,，#7000H,；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺
B2：CJNE R4,，#0,，B3
CJNE R3，#0,，B3,；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)
B3：MOVX A，@DPTR,；取數(shù)據(jù)
INC DPTR
LCALL SEND-CH
CJNE R3,，#0，B4
CJNE R4,，#0,，B5
B4：DEC R3
LJMP B2
DEC R3
DEC R4
LJMP B2
…
SEND-CH：SETB TB8
MOV SBUF，A
DB 0,，0,，0，0,，0,，0，0,，0
JNB TI,，$ ；延時4μs
CLR TI
RET
結(jié)語
無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)建成后,，已經(jīng)使用了兩年多,，運行結(jié)果表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,。由于采用了較完善的軟硬件設(shè)計和抗干擾措施,，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。測量站把采集的現(xiàn)場信號及時傳送到主控站,，提高了數(shù)據(jù)處理的實時性,。單片機和數(shù)字電臺接口的軟硬件設(shè)計具有很強的適用性，可廣泛應(yīng)用于無線數(shù)傳設(shè)備,。