基于nRF905的无线加速度测量系统设计

2011-09-21 15:35:43来源: 互联网
0 引言
    微电子与微机械(MEMS)技术的发展,使现代传感器设计向微型化、智能化、集成化、微低功耗方向发展。MEMS技术突破了传统传感器设计受质量、体积、功耗等技术瓶颈的束缚,在各测量领域有着非常广泛的应用。而随着无线技术的发展,传感器技术与无线技术结合得越来越紧密,利用无线技术开发信号采集无线传输模块可以克服有线传输的弊端。
    本文结合三轴线性MEMS惯性传感器LIS331DL和单片无线收发器nRF905构建加速度测量无线传输系统,避免因采用传输导线所带来的不利影响和使用上的不方便。该系统的特点是集电源、加速度传感器、微控器、射频收发器于一体,体积小、功耗低,能够实现对运动物体三维方向上加速度的测量。所设计的系统装置可以非常方便地固定于运动物体上,尤其适合近距复杂环境中对运动物体加速度的测量。

1 系统组成和工作原理
    系统总体构成如图1所示。系统分为主、从机两部分。从机负责测量运动物体的加速度并通过射频传输方式发射测量数据;主机负责接收从机发射的数据,对数据进行实时显示,并将数据结果通过RS 232串口保存到PC机中以供分析。

b.JPG


    系统采用电池供电,在非工作模式下处于待机模式,通过控制按键实现工作模式和待机模式的切换以进一步节省功耗,保证电池长时间工作。

2 硬件设计
    硬件设计主要包括传感器与微控器外围连接电路设计、射频收发器与微控器外围连接电路设计等。
2.1 微控制器
    经对比选用高速C8051F310单片机作为系统的微控器。C8051F310是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片,具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的真正独立工作的片上系统,片内外设丰富。
2.2 LIS331DL传感器电路设计
    LIS331DL是ST纳米运动传感器家族中具有最小封装(LGA16封装,3 mm×3 mm×1 mm)、最低功耗(小于1 mW)的三轴线性加速度传感器。

c.JPG


    逻辑框图如图2所示。LIS331DL内部有按互相垂直关系放置的三个敏感质量块。当有外界加速度作用时,敏感质量块会偏离其平衡位置一段位移,外界加速度越大位移就越大。由于敏感质量块位于两个电极组成的电容之间,质量块位移的变化会引起电容电极两端电荷量的变化,电荷量的变化经电容/电压变换器转化为电压的变化,A/D转换器将模拟电压值转换为二进制数字值,从I2C/SPI串行接口的三个输出轴以二进制补码的形式输出。该芯片能够测量运动物体在三维空间的线加速度,三个输出轴上加速度的矢量和即为运动物体的加速度。

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关键字:nRF905  加速度测量  LIS331DL  无线传输

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0921/article_3519.html
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