1. Измерительно-вычислительные системы с беспроводной передачей данных.
Рисунок. Структура информационно-измерительной системы с беспроводной передачей данных.
На рисунке:
ИП – измерительный прибор;
ИК – измерительный канал;
МП – микропроцессор;
АК – блок коммутации аналоговых сигналов;
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь;
БТ – блок таймеров;
ЦП – цифровой порт;
БАР – блок архивирования результатов (ОЗУ);
Uartблок – блок обмена данных поUART$
ПУ1 – преобразователь уровней (из 5В в 3В);
ПУ2 – преобразователь уровней (из 12В в 3В);
ППМ – приемопередающий модуль;
ПК – персональный компьютер.
БАП – блок автономного питания.
Данная структура предполагает использование в качестве устройства сбора и обработки информации микроконтроллер.
На базе микроконтроллера должны быть реализованы функции следующих блоков:
Блок коммутации аналоговых сигналов
Блок аналогово-цифрового преобразования сигналов с измерительных датчиков
Блок таймеров для обработки частотных сигналов
Блок обработки цифровых сигналов.
Блок архивирования результатов
Блок обмена данных по UARTс приемо-передающим устройством.
Блок управления измерительным процессом
Сигналы, поступающие по UARTв приемо-передающий модуль, являются потенциальными. Уровень сигнала, соответствующий логической единице 0 В, а логическому нулю соответствует +5В.
Приемопередающий модуль не поддерживает данные уровни сигналов, он работает с данными от 0В до 3,3В. Поэтому в структуру данной системы введен преобразователь уровней ПУ, который преобразовывает TTLуровни в уровни, с которыми работаетUARTприемо-передающего модуля.
Приемопередающий модуль осуществляет буферизацию, поступивших с МК данных и последующую их передачу по радиоканалу с одной стороны, и прием запросов от удаленного приемопередающего модуля, подключенного к ПК, и последующую их передачу в МК.
Удаленный приемопередающий модуль подключается к COMпорту ПК так же через преобразователь уровней, только данный ПУ осуществляет преобразование уровней +12В и -12В до 0В и +3,3В соответственно.
ПУ не требуется, если микроконтроллер поддерживает CMOSуровни 2.8-3.4 В.
Рисунок. Схема подключения микроконтроллера к модулю Xbee.
В структуру данной ИИС так же необходимо включить блок автономного питания.
Таким образом, согласно данной схеме алгоритм работы ИИС будет следующий.
ПК подает запрос на передачу измерительной информации, выставляя соответствующий сигнал на линию TxDCOM-порта. Этот сигнал поступает через ПУ на приемопередающий модуль, сохраняется в приемном буфере, а затем передается по радиоканалу. Удаленный модуль принимает данные, сохраняя их в приемном буфере и передает их на линиюDO(dataout) своегоUARTпередатчика, соединенного через ПУ с МК. Сигнал запроса, поступив в МК, запускает блок управления измерительным процессом, в результате которого активируются все блоки обработки сигналов с измерительных каналов. Результаты измерений сохраняются в ОЗУ микроконтроллера и передаются в блок обмена данных для последующей передачи их в ПК.
Как только на линии DIприемопередатчика появляются последовательные данные, он начинает передачу их по радиоканалу к ПК.