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基于NRF24L01的钢丝绳无损检测系统

文章出处:郑州钢丝绳检测检验中心作者:未知人气:961发表时间:2019-02-22 13:38:08
提出了一种基于无线传输方式的钢丝绳检测方法。该系统用于在线钢丝绳的无损检测。测试结果通过无线传输,克服了有线传输的缺点,解决了钢丝绳恶劣工作环境与无损检测有线传输方式之间的矛盾,提高了测试精度。
    
     钢丝绳检测系统由数据采集终端和接收处理终端组成,数据采集终端系统框图如图1所示。主要分为传感器模块、A/D采集模块、LM3S1 138处理器模块和RF24L01无线模块,传感器部分采用华中科技大学无损检测实验室自主知识产权的无损检测传感器。传感器由两个霍尔元件和一个旋转编码器组成,输出四个模拟信号和一个脉冲信号,信号处理模块将四个模拟信号与四个交流信号和四个直流信号分开,分别代表钢丝绳的损伤情况和厚度,当脉冲信号上升沿到达收集了8个模拟信号,并封装了A/D转换的结果。最后,将SPI接口写入RF24L01模块实现无线传输。
    
     接收处理终端系统框图如图2所示。主要分为rf24l01无线模块、lm3s1138处理器模块和PC终端,PC终端向lm3s1138处理器模块发送命令开始接收。在LM3S1138处理器模块接收到PC机终端的命令后,RF24L01无线模块开始接收数据采集终端发送的数据,在接收到数据后,LM 3S1138处理器模块对数据进行解析,并通过串行口或USB将数据传输到PC机。在接收到数据后,PC终端处理、存储和显示数据。
    
     它是一个单片无线收发器芯片,工作在2.4-2.5GHz的通用ISM波段,无线收发器包括:频率发生器、增强型SehockBurst TM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率、信道选择和协议设置可通过SPI接口进行设置。超低电流耗电量:发射模式下发射功率为-6 dBm,接收模式下耗电量为12.3 Ma,断电模式和待机模式下耗电量较低,无线传输速率可达2 MB/秒,传输距离可达50米以上,功率放大器模块可使传输距离达到更高的水平。300米,可满足高实时短距离无线数据传输场合的需要。
    
    
    
     NRF24L01通过四线SPI兼容接口(mosi、miso、sck和csn)进行配置,用于同时写入和读取缓存数据,该系统可以使用lm3s1138处理器的四个I/O端口模拟SPI接口,SPI接口是一个同步串行通信接口。CSN是芯片选择针。当管脚为低电平时,SPI接口可以通信,否则不能通信,mosi和miso为数字传输管脚,mosi用于数据输入,miso用于数据输出,sck为同步时钟。数字数据是沿着时钟的上升或下降边缘写入或读取的。具体的SPI模拟接口读取和写入代码如下:
    
     其中,rf24l01_mosi_1代表SPI的mosi输出的高电平,rf24l01_mosi_o代表SPI的mosi输出的低电平,rf24l01_miso代表SPI的miso输出电平,rf24l01_sck_1和rf24l01_sck_0分别代表SPI时钟输出的高电平和低电平。
    
     通过软件的优化设计,整个硬件系统可以有机地连接起来,只要数据被简单的封装,在近距离内就不需要复杂的抗干扰算法。
    
     数据采集终端负责数据采集和无线转发。软件设计包括LM3S1138的系统和接口配置、NRF24L01无线模块的初始化、A/D转换和数据的无线转发。具体流程如图4所示。
    
     数据接收器的任务是根据PC终端指令进行数据接收和上传。软件设计包括LM3S1138系统及接口配置、NRF24L01无线模块初始化、PC终端命令解析和数据上传。流程图如图5所示。
    
     本文所设计的系统可以实现线系统等无损检测。同时,该系统具有安装简单、可靠性强的特点,可应用于各种恶劣工作环境下钢丝绳的无损检测。该文提出了一种新型的钢丝绳检测系统传输方式,具有广阔的应用前景。
    
    
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