基于nRF24L01的鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)

luorex

1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
( }& H. c: f& `& o& f7 y9 d# s2 {　　鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集端和接收處理端組成。數(shù)據(jù)采集端系統(tǒng)框圖如圖1所示,，主要分為：傳感器模塊，A/D采集模塊,，LM3S1 138處理器模塊,，RF24L01無(wú)線模塊。其中傳感器部分采用華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)損檢測(cè)傳感器,，該傳感器由2個(gè)霍爾元件和1個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器組成,，輸出4路模擬信號(hào),，1路脈沖信號(hào),。經(jīng)過信號(hào)處理模塊將4路模擬信號(hào)分離出4路交流信號(hào)和4路直流信號(hào),，分別代表鋼絲繩的損壞情況和粗細(xì)。在脈沖信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)8路模擬信號(hào)進(jìn)行采集,，并將A/D轉(zhuǎn)化得到的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝,，最后利用SPI接口寫入RF24L01模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。
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' ?' Y' S9 L# |- D# p; j, j　　接收處理端系統(tǒng)框圖如圖2所示,，主要分為：RF24L01無(wú)線模塊,，LM3S1138處理器模塊，PC機(jī)終端,。PC機(jī)終端向LM3S1138處理器模塊發(fā)送開始接收的命令,，在LM3S1138處理器模塊收到PC機(jī)終端的命令后，啟動(dòng)RF24L01無(wú)線模塊,，接收數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的數(shù)據(jù),。在接收到數(shù)據(jù)后，LM 3S1138處理器模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,，并通過串口或USB將數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī),，PC機(jī)終端收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,、存儲(chǔ),、顯示等一系列操作。



3 i* o% @/ [- ~8 G. c0 k　　1.2 無(wú)線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)
       nRF24L01是一款工作在2.4～2.5 GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片,。無(wú)線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器,、增強(qiáng)型SehockBurst TM模式控制器、功率放大器,、晶體振蕩器,、調(diào)制器、解調(diào)器,。輸出功率,、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。極低的電流消耗：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6 dBm時(shí)電流消耗為9 mA,，接收模式時(shí)為12.3 mA,。掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。無(wú)線傳輸速率可以達(dá)到2 Mb/s,，傳輸距離可達(dá)50 m以上,，加上功率放大模塊后，傳輸距離可以達(dá)到300 m以上,，能夠滿足對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的近距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合,。
　　圖3是基于nRF24L01芯片的無(wú)線收發(fā)模塊電路,。圖中偏置電阻R2用來(lái)設(shè)置一個(gè)精確的偏置電流;C3，C4,，L1和L2形成一個(gè)平衡轉(zhuǎn)換器,，用以將nRF24L01上的差分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號(hào);MOSI，MISO,，SCK和CSN構(gòu)成SPI接口,，用來(lái)對(duì)nRF24L01內(nèi)部寄存器的配置和數(shù)據(jù)的讀寫;CE信號(hào)用來(lái)控制nRF24L01的工作模式，IRQ用來(lái)指示nRF24L01的工作狀態(tài),。為了使芯片能夠穩(wěn)定工作,，必須在芯片電源輸入端加上小的濾波電容，以得到高質(zhì)量的電源供電,，從而使通信效果達(dá)到最佳,。
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0 {2 I: z3 S# G0 _1 z/ t　　1.3 LM3S1138處理器與nRF24L01接口設(shè)計(jì)
7 _: Y) z" m( w1 p5 o- S+ P　　nRF24L01通過4線SPI兼容接口(MOSI，MISO,，SCK和CSN)配置,，這個(gè)接口同時(shí)用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)利用LM3S1138處理器的4個(gè)I/O口就可以對(duì)SPI接口進(jìn)行模擬,。SPI接口是一種同步串行通信接口,，CSN是芯片選擇管腳，當(dāng)該管腳為低電平時(shí),，SPI接口可以通信,，反之不能通信。MOSI和MISO為數(shù)字傳輸管腳,，MOSI用于數(shù)據(jù)輸入,，MISO用于數(shù)據(jù)輸出。SCK為同步時(shí)鐘,，在時(shí)鐘的上升沿或下降沿?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被寫入或讀出,。具體SPI模擬接口的讀寫代碼如下：

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4 e7 f! A" T& W) X0 N　　其中：RF24L01_MOSI_1代表SPI的MOSI輸出高電平，RF24L01_MOSI_O代表SPI的MOSI輸出低電平,，RF24L01_MISO表示SPI的MISO的輸出電平值,，RF24L01_SCK_1，RF24L01_SCK_0分別代表SPI時(shí)鐘輸出高電平和低電平,。
　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
; ^- d7 O1 r) y" G+ g　　通過軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì),，能夠?qū)⒄麄�(gè)硬件系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。在近距離范圍內(nèi)不需要復(fù)雜的防干擾算法,，只要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝就可以,。
1 @7 E, i" ~, V9 w: S* O　　2.1 數(shù)據(jù)采集端軟件設(shè)計(jì)
  W' \3 h% v0 I# q3 F0 Z　　數(shù)據(jù)采集端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)，軟件設(shè)計(jì)部分主要包括：LM3S1138的系統(tǒng)和接口配置,，nRF24L01無(wú)線模塊的初始化,，A/D轉(zhuǎn)換,，數(shù)據(jù)的無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)，具體流程圖如4所示,。
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　　2.2 數(shù)據(jù)接收處理端軟件設(shè)計(jì)
. C0 C8 I: H( n* V( X　　數(shù)據(jù)接收端的任務(wù)是按照PC終端的指令執(zhí)行數(shù)據(jù)接收和上傳的工作,，軟件設(shè)計(jì)部分主要包括：LM3S1138系統(tǒng)和接口配置，nRF24L01無(wú)線模塊的初始化,，PC終端命令解析,，數(shù)據(jù)上傳,，具體流程圖如圖5所示,。
　　3 結(jié)論
　　本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠和有線系統(tǒng)一樣實(shí)現(xiàn)無(wú)漏點(diǎn)的無(wú)損檢測(cè)，同時(shí)該系統(tǒng)具有安裝簡(jiǎn)單,，可靠性強(qiáng),，能夠應(yīng)用于各種惡劣工作環(huán)境下的鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)，便于以后進(jìn)行多點(diǎn)系統(tǒng)集成和統(tǒng)一管理的特點(diǎn),，而且大大降低無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的成本和縮短施工周期,。本文也為鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)提出了一種新的傳輸方式，具有廣闊的應(yīng)用前景,。

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成歌2047

鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng),，不錯(cuò)；但最好將圖也放上來(lái),，有圖,，比較容易看懂。

albert.tang

本文也為鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)提出了一種新的傳輸方式,，具有廣闊的應(yīng)用前景,。
1 U/ Y7 l) i2 d4 \
有實(shí)際應(yīng)用了嗎？

淡然

還是這種看不透的東西,，利潤(rùn)高,。