導(dǎo)語：無線測量系統(tǒng)設(shè)計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1系統(tǒng)設(shè)計

本測量儀采用了微控制器STM32F103C8T6和SI4432模塊結(jié)合的硬件設(shè)計系統(tǒng)，集取了Cortex-M3內(nèi)核的性價比高、實時性強及SI4432模塊耗能超低、功能齊全等特性，很好地實現(xiàn)了無線測量系統(tǒng)的低能耗、低成本、實時性強等性能。

1．1加速度采集接口設(shè)計

加速度傳感器選用具有堅固耐用、受外界干擾小等特點的壓電式加速度傳感器，壓電式加速度傳感器采集對擊錘的加速度，將加速度信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電荷信號，電荷信號經(jīng)過電荷放大器的處理，最終輸出與之相對應(yīng)電壓信號;最后，通過高速串行ADS8325實時高速采集電荷放大器輸出的電壓信號，獲得打擊過程中加速度變化的時域曲線，從而計算出最大打擊力和打擊能量，通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸給主機。STM32有兩個標(biāo)準(zhǔn)SPI，該接口被配置成主模式時可以為外部的其他從設(shè)備提供通信時鐘。STM32與ADS8325之間通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口連接，STM32使用SPI的單主模式，采集加速度信號只需要ADS8325到STM32串行數(shù)據(jù)傳輸，SCK為ADS8325提供通信時鐘，將ADS8325片選管腳CS拉低則為從模式。

1．2位移采集接口設(shè)計

選用歐姆龍編碼器進行位移數(shù)據(jù)的采集，將E6B2-CWZ6C編碼器與機械滑輪相連形成一個位移傳感器，機械滑輪的半徑為17．49mm，錘頭將移動2×3．14R的距離，即109．9mm，即錘頭移動109．9mm時編碼器剛好轉(zhuǎn)一圈，脈沖計數(shù)為2000個。為了增加安全性，減小電壓的干擾，減少電路設(shè)計，增量式編碼器和STM32接口采用光耦器件TPL521—4進行隔離。

1．3無線通信模塊接口設(shè)計

STM32與SI4432通過SPI接口相接，實現(xiàn)SI4432的基本工作狀態(tài)。SI4432通過nIRQ向STM32發(fā)送中斷。串行數(shù)據(jù)通過MOSI從STM32傳輸?shù)絊I4432;MISO正好相反;通過SCK向SI4432提供時鐘，同步兩者的串行數(shù)據(jù)傳輸。nSEL引腳電平為低時，SI4432片選為從模式，STM32才能有效操作SI4432。SI4432的工作模式位SDN為高時，SI4432處于關(guān)閉模式，為低時，則處于工作模式，因此，在芯片工作期間，工作模式位必須為低。

2系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件在KeiluVision4平臺上采用模塊化思想設(shè)計開發(fā)，將所需模塊的主要功能全部編譯成相對獨立的函數(shù)以供主程序需要時調(diào)用。模塊需要完成的功能是首先對STM32，SI4432及SPI進行初始化配置，其次，從機模塊采集加速度數(shù)據(jù)并傳輸，最后，主機模塊接收數(shù)據(jù)并處理。軟件采用同步傳輸?shù)哪Ｊ剑阶謧鬏斖曛蟛艜_始傳輸數(shù)據(jù)。

2．1從機模塊軟件實現(xiàn)

從機模塊主要實現(xiàn)加速度數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。數(shù)據(jù)采集與發(fā)送過程如下:首先，完成初始化后開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集未完成，則等待至數(shù)據(jù)采集完成，然后清空SI4432的發(fā)送FIFO，寫入將要發(fā)送的加速度數(shù)據(jù);其次，打開發(fā)送完成中斷并關(guān)閉其他中斷，該中斷使能正常后開始發(fā)送數(shù)據(jù);再次，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后nIRQ引腳轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，讀取中斷引腳狀態(tài)后并將nIRQ引腳轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，準(zhǔn)備下次檢測。如果數(shù)據(jù)發(fā)送成功，則主機模塊上綠色指示燈會變亮;最后，關(guān)閉發(fā)送功能，準(zhǔn)備下一次數(shù)據(jù)發(fā)送。

2．2主機模塊軟件實現(xiàn)

主機模塊軟件實現(xiàn)加速度數(shù)據(jù)接收與處理。首先，完成初始化并清空SI4432的接收FIFO;其次，打開接收完成中斷并關(guān)閉其他中斷，該中斷使能正常后開始接收數(shù)據(jù);再次，數(shù)據(jù)接收完成后nIRQ引腳轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，讀取中斷引腳狀態(tài)后并將nIRQ引腳轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，準(zhǔn)備下次檢測，然后，關(guān)閉接收功能，準(zhǔn)備下次數(shù)據(jù)接收;最后，對接收到的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理得到打擊能量和打擊力，并將數(shù)據(jù)通過RS485通信傳輸給工控機和LED大屏。

3結(jié)束語

本文設(shè)計了一種先進的對擊錘能量無線測量儀，無線數(shù)傳模塊采用SI4432，使用STM32控制無線數(shù)傳模塊進行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，快速又方便地解決了有線方式不便實現(xiàn)的對擊錘能量測量的問題。測試表明:儀器具有低功耗、實時性強、可靠性高的特點，每次打擊后到大屏顯示時間為0．5s左右，可以為現(xiàn)場工人的生產(chǎn)提供指導(dǎo)，滿足使用要求。

作者:王鵬祁偉華呂志剛單位:西安工業(yè)大學(xué)