51单片机的数据采集和近距离无线传输系统设计(2)
1.2 研究目的和意义
在日常生活和工业生产中，人们都需要控制一些家用产品或者工业设备。单片机作为一种简单、有效的解决方案在许多场合都得到了广泛的应用，小到不起眼的家用电饭煲、微波炉，大到动辄几十万甚至上百万的机床、加工中心，都有单片机的身影。学习单片机的使用，熟悉相关外围电路的性能显得越发重要。在以单片机为核心的各种器件设备中，数据的采集和传输是最基本的功能。以往数据的传输都是通过有线的方式进行的，这种方式虽然直接，但是有很多弊病，比如需要铺设大量的线路，成本极高，而线路一旦铺设成功，又无法根据环境变化做出相应的改变。而无线传输方式则不同，它和有线传输方式相比，最大的优点是其灵活性，它完全不受地理环境的限制，可以随着被测位置的改变而移动、组网，而且只要有介质存在，它就可以实现数据的传递，而且随着科技水平的不断发展，制造成本逐渐降低，芯片价格随之下降，可以预见，无线传输方式在将来必将取代有线传输方式成为主流。
1.3 本文研究内容
该课题就是以单片机为控制核心，结合相关外围电路、芯片，实现对周围环境状态的数据采集，并将结果通过无线方式近距离传输出去；进而构成分布式监控仪表。该课题的研究主要包括两个方面：单片机的数据采集；数据的近距离无线传输。
2 基于单片机的数据采集
2.1 元器件的选择
2.1.1 单片机的选择
数据采集的过程主要依靠单片机和传感器。现如今生产单片机的厂商有很多，单片机种类非常丰富：Intel公司的51系列、Atmel公司的AVR系列、Microchip公司的PIC系列、TI公司的MSP系列等等。下面简单介绍一下各厂家生产的单片机的特点。
MCS51系列单片机是目前市面上应用最广泛的一种单片机。该单片机最早由Intel公司推出，后来Intel公司基于良好的市场表现，便将该单片机的核心技术授权给其他制造公司，如Philips、Atmel、Dallas、SIEMENS等，这一举措帮助MCS51系列单片机占据了大部分市场，到如今在许多家电产品当中都能找到MCS51单片机的身影。MCS51系列单片机采用CISC复杂指令集，虽然它和后来出现的其他种类单片机相比，功能上有些逊色，但是仍具备主要功能，能够满足绝大部分应用情况，且因为价格低廉、易于普及，因此，MCS51单片机在今天芯片林立的时代仍然具有相当大的竞争优势。总之它适合较为简单的控制环境。
AVR单片机是Atmel公司在研究了51单片机的优缺点后于90年代开发的一款新型单片机，它采用RISC精简指令集，数据存储器和程序存储器分离的哈佛型结构，由于RISC指令集每条指令执行时间保持严格的一致，使得AVR单片机具备高速的处理能力，实现1MIPS/MHz的处理能力[1]。Atmel公司针对不同的应用情景开发了三个层次的单片机：ATmega系列适用于最简单情景；AT90S系列适用于一般的控制环境；AT128系列适用于严苛的工业级及要求更高的环境。
MSP系列单片机是美国Texas Instrument公司设计生产的另一种单片机，它采用RISC精简指令集，程序存储器和数据存储器合一的冯诺依曼结构，以总线的形式将CPU和多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合，使得它能够轻松应对计量、测试、智能传感等领域。
Philips单片机是飞利浦公司的杰作。飞利浦作为国际知名的半导体器件供应公司，在单片机领域占有强大的市场份额，产品范围广泛且技术领先。特别是近几年在嵌入式系统ARM和增强型51单片机方面，有很多的新品。
Microchip公司主要生产PIC16C和17C系列8位单片机，该系列单片机采用RISC结构，程序存储器和数据存储器相分离的哈佛型双总线结构，运行速度快，工作电压低，而且价格低，体积小，适用于用量大，档次低，价格敏感的领域。主要应用在消费电子产品、办公自动化设备、智能仪表、工业控制等领域。