在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)， 常常需要采集大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行處理，將控制信號(hào)傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行模塊進(jìn)行各種操作當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者所處的環(huán)境不允許鋪設(shè)電纜，采集設(shè)備必須與終端設(shè)備分離，此時(shí)只能通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展?；诖?，設(shè)計(jì)了一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它應(yīng)用PIC16F877單片機(jī)控制無線數(shù)字傳輸芯片nRF24L01 ,通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳輸。工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無線技術(shù)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來，從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

　　1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖。此無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主控制芯片采用PIC16F877微處理器，它負(fù)責(zé)控制無線芯片L01，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。為了進(jìn)行多通道的數(shù)據(jù)采集，這里采用10片A/D進(jìn)行分時(shí)采樣，在與計(jì)算機(jī)的通訊方面，系統(tǒng)采用USB芯片通過USB口將無線接收數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，并存儲(chǔ)在一個(gè)二進(jìn)制文件內(nèi)，當(dāng)傳輸完畢后，運(yùn)行VB讀數(shù)軟件，可將采集的信號(hào)讀出以供分析。

    2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 數(shù)據(jù)采集部分

　　數(shù)據(jù)采集部分主要由傳感器、低通濾波放大器、A/D以及CPLD組成，電源管理則主要為各個(gè)芯片提供合適工作電壓，并為CPLD提供1MHZ主時(shí)鐘輸入。此系統(tǒng)采用10片AD7492，可進(jìn)行10路模擬信號(hào)的采樣。CPLD主要控制10片A/D的采樣和讀數(shù)時(shí)序，采樣率由CPLD內(nèi)部分頻器和無線傳輸率大小決定。如圖2所示。系統(tǒng)上電后，CPLD便檢測(cè)其引腳Trigger端，當(dāng)出現(xiàn)上升沿時(shí)， D觸發(fā)器輸出高電平，打開與非門，Convast就會(huì)輸出1KHz信號(hào)，A/D采樣開始。

　　2.2 無線傳輸部分

　　數(shù)據(jù)傳輸主要利用PIC16F877單片機(jī)對(duì)無線射頻芯片L01的控制實(shí)現(xiàn)的。nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHzISM頻段，工作電壓為1.9V～3.6V，工作溫度為- 40℃～+ 85℃，有多達(dá)125個(gè)頻道可供選擇，通信速率2Mbit/s ,具有自動(dòng)應(yīng)答和重發(fā)功能，其工作參數(shù)全部通過芯片狀態(tài)字配置，而這些配置字是由PIC16F877通過SPI[1]訪問L01的。

　　工作模式 ：CE，CSN，SCK，MOSI，MISO，IRQ這6個(gè)管腳為該芯片的控制引腳。微處理器通過對(duì)這6個(gè)引腳的控制就可以決定該芯片的工作模式。為“101”處于發(fā)射模式，為“1X0”時(shí)處于空閑模式1，為“0XX”時(shí)處于掉電模式。

　　增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)：L01融進(jìn)了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)使得雙向通信協(xié)議變得簡單。在一個(gè)典型的雙向通信中，接收方在收到發(fā)射方的數(shù)據(jù)時(shí)，將會(huì)向發(fā)射方回傳一個(gè)應(yīng)答信號(hào).

　　數(shù)據(jù)通道：當(dāng)L01處于接收狀態(tài)時(shí)，它可以接收來自6個(gè)不同通道的數(shù)據(jù)。一個(gè)配置為接收模式的L01可以和6個(gè)配置為發(fā)射模式下的L01進(jìn)行通信，接收機(jī)可以根據(jù)它們的通道地址進(jìn)行區(qū)分。通道0有一個(gè)40位的地址，通道1—5則共享高32位地址，只是低8位不同。處于接收狀態(tài)下的L01在回傳應(yīng)答信號(hào)時(shí)，將利用該接收通道的地址作為發(fā)射應(yīng)答信號(hào)的發(fā)射地址。

　　數(shù)據(jù)包描述：“1字節(jié)字頭 + 3～5字節(jié)地址 + 9Bit標(biāo)志位 + 1～2字節(jié)CRC”。 當(dāng)L01要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，微控制器要先把地址和有效數(shù)據(jù)寫入L01緩存區(qū)，然后由L01自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗(yàn)碼，之后再發(fā)射出去。

　　2.3 USB接口設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用USB芯片F(xiàn)T245，由單片機(jī)控制讀寫操作。FT245提供了一些狀態(tài)標(biāo)志位（RXF，TXE）供單片機(jī)查詢，以便讓單片機(jī)發(fā)讀寫脈沖執(zhí)行讀寫操作，控制非常簡單。

　　3  總結(jié)

　　本實(shí)驗(yàn)的測(cè)試時(shí)為了在工業(yè)控制中可以更好的去處理數(shù)據(jù)，對(duì)于在工業(yè)中的運(yùn)用起著很主要的作用，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要著重于系統(tǒng)的使用靈活、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，還可以更加簡易的使用到無限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，這種模式正是以后發(fā)展的方向。