李克明，姜 利，許 敏

(長(zhǎng)春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

CDMA數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)研究

李克明，姜 利，許 敏

(長(zhǎng)春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

以單片機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的CDMA無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以方便地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行訪問，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，按用戶所需的頻率回發(fā)數(shù)據(jù)信息。整套系統(tǒng)無需架線，傳輸距離和安裝地點(diǎn)不受限制，傳輸穩(wěn)定可靠。

CDMA;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)傳輸;

0 引言

單片機(jī)和PC機(jī)通過串行接口構(gòu)成的多微機(jī)系統(tǒng)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合，雖然很經(jīng)濟(jì)適用，但是有線數(shù)據(jù)傳輸方式很大程度上限制了其使用的場(chǎng)合，使得在偏遠(yuǎn)的山區(qū)和架設(shè)通信線路比較困難的地區(qū)無法應(yīng)用。針對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)外的很多開發(fā)者在傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)中利用支持語音、短消息等業(yè)務(wù)的CDMA引擎模塊［1］，結(jié)合已有的單片機(jī)系統(tǒng)通過RS-232接口連接CDMA模塊，利用CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，只需要幾秒鐘的時(shí)間?；?051F330系統(tǒng)的CDMA無線數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和傳送［2］，且傳送距離和地點(diǎn)不受地域和氣候條件的影響，系統(tǒng)無需架線并可實(shí)現(xiàn)雙向控制。

1 設(shè)計(jì)背景

CDMA模塊是非常重要的CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。CDMA模塊在短信息方面的應(yīng)用最具優(yōu)勢(shì)，特別適用于需頻繁傳送小流量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳送、無線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制等。CDMA網(wǎng)絡(luò)用戶無需另外組網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用?？朔藗鹘y(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、維護(hù)費(fèi)用高的缺陷。因此，比起傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。利用CDMA短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。

2 CDMA數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)采集、輸入顯示、CPU三部分組成。把數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，通過ZLG7289芯片驅(qū)動(dòng)的顯示電路顯示溫度，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

主控制器采用C8051F330是非常適合于本設(shè)計(jì)要求的一塊芯片，它集成許多功能為一體，是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片，具有20個(gè)I/O數(shù)字引腳。

采集溫度數(shù)據(jù)并通過單片機(jī)運(yùn)算和處理，采用數(shù)字溫度計(jì)18B20進(jìn)行溫度采集，節(jié)省了A/D的過程，保證單片機(jī)在控制過程中程序不會(huì)丟失，很好的達(dá)到了安全要求，利用ZLG7289驅(qū)動(dòng)的LED進(jìn)行顯示，通過RS232接口與CDMA無線通信系統(tǒng)傳輸?shù)能浻布涌诔绦虮ＷC現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息能夠加載到CDMA無線信道中，再通過鍵盤控制，向CDMA模塊輸入手機(jī)號(hào)碼，指定到某個(gè)接受端，在電路中，可以看到CDMA引擎，與它相接的是單片機(jī)的專用通訊端口，而與CDMA進(jìn)行通訊的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)是RS-232C，最終完成數(shù)據(jù)的無線傳輸。

3 CDMA數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

如圖2為系統(tǒng)主控制電路圖，其各部分功能為：

3.1 溫度數(shù)據(jù)采集電路

本著盡量減小系統(tǒng)的思想，選用三引腳的DS18B20溫度傳感器，DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。

3.2 顯示和輸入

ZLG7289A具有SPI串行接口功能的可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管或64只獨(dú)立LED的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。

3.3 通信模塊

HUAWEI CM320無線模塊采用CDMA 2000接口，提供了153Kbps的全雙工無線傳輸數(shù)據(jù)的能力，可方便的應(yīng)用于移動(dòng)通信、固定無線通信等領(lǐng)域，可以為電力行業(yè)的一些新方向提供解決方案，比如自動(dòng)電表讀取器等。應(yīng)用于AT模塊時(shí)，外部需要增加串口和R_UIM卡接口，此外還可以增加語音接口。

3.4 信號(hào)處理單元電路

CPU單元主要完成對(duì)溫度傳感器單元送來的信號(hào)的再處理分析。CPU單元還分別控制鍵盤單元、時(shí)鐘單元、LCD(液晶顯示器)單元、LED(發(fā)光二極管)單元等輔助單元和CDMA單元的工作。對(duì)CPU單元的要求是高速和低功耗。這里選用美國(guó)Cygnal公司的C8051F330。C8051F330單片機(jī)［3，4］是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)，芯片上有8個(gè)8位數(shù)字I/O端口，其中2個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)的C8051的端口(P0、P1)相同，與5 V兼容。

圖2 主控制電路圖

C8051F330工作頻率為11.059 2MHz。溫度傳感器的電信號(hào)送到C8051F330單元進(jìn)行運(yùn)算，通過LED進(jìn)行顯示，再通過鍵盤控制，向CDMA模塊輸入手機(jī)號(hào)碼，指定到某個(gè)接受端，或者CPU單元通過RS2232接口線TX0和RX0與CDMA模塊進(jìn)行硬件連接，用于通過無線移動(dòng)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)信息。C8051F330單片機(jī)和CDMA引擎之間采用AT指令實(shí)現(xiàn)互相之間的通信［2］。

3.5 數(shù)據(jù)傳輸接口電路

數(shù)據(jù)采集和處理后的數(shù)據(jù)通過專用的通信串口連接到上位機(jī)，然后再通過CDMA無線傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去的，而這些串口就是由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。其適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。因此，作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。

3.6 C8051F330與CM320相連的串行口電路

CM320的數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與單片機(jī)通信、軟件流控制等功能。二數(shù)據(jù)傳輸流程框圖以直接通信，所以在電路連接上，C8051F330與CM320相連的串行口電路的相應(yīng)的端口是直接相連的。

在硬件系統(tǒng)中，整個(gè)過程在CPU控制下完成，利用了華為公司的CM320進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，將數(shù)據(jù)存入幀存儲(chǔ)器，對(duì)處理器的要求低，電路簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)，能夠滿足某些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求，甚至還可以傳輸圖像。

4 軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸流程框圖

數(shù)據(jù)傳輸流程框圖如3所示，由于篇幅有限，所有程序在此省略。

5 結(jié)語

CDMA技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，而且是3G網(wǎng)絡(luò)中的主干技術(shù)，以上通過硬件所采集的數(shù)據(jù)最終都是由CDMA完成發(fā)送，運(yùn)營(yíng)成本和架設(shè)成本都非常低，而且系統(tǒng)穩(wěn)定，如果條件許可的話，還可以采集圖像進(jìn)行傳輸。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸流程框圖

［1］ 郭梯云，鄔國(guó)揚(yáng)，李建東.移動(dòng)通信［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

［2］ 梁合慶.增強(qiáng)核閃存80C51教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

［3］ 梅麗芬.單片機(jī)原理與實(shí)用技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［4］ 姜武中.單片機(jī)原理與接口技術(shù)［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2002.

［5］ 賴文麟.8051單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2002.

責(zé)任編輯：吳旭云

A research on CDMA distant data transmission system

LI Ke-ming，JIANG Li，XU-min
(College of Electronic Information Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

CDMA wireless data transmission system based on single chip computer can conveniently visit and control field devices，and send back data information according to the frequency needed by users.The entire system does not need stringing，the transmission distance and the installation site are unlimited，the transmission process is stable and reliable.

CDMA;data collection;data transmission

TN919.1

A

1009-3907(2010)08-0060-03

2010-04-10

吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究“十一五”規(guī)劃課題［2005175］

李克明(1957-)，男，實(shí)驗(yàn)師，主要從事信息工程方面教學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究。