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STM32与Zigbee

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:32 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:44 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:44 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:45 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:45 | 只看该作者
    采集单元包含健康监测中所需使用的各类传感器器件。根据其特点,在设计
中将其按照输出信号区分为模拟量输出传感器和数字量输出传感器。对于模拟量
输出,需要通过信号放大,滤波电路提高输出信号的信噪比,接着进行模数转换,
使MCU能够读取并传输。模数转换的长度和采样频率依照具体的应用需求和具
体传感器设置。对于数字量输出的传感器,则只需根据具体传感器型号,选择合
适的电平转换及接口电路,便可由MCU的I/O口读取数据。
    微控制器单元以STM32F 10388为核心,实现对整个子节点的功能控制。其
外围电路包括提供系统时钟的晶振电路,相关的接口电路(USB } JTAG } RS232 ) o
存储模块为一块16M NADA FLASH,用来对采集数据进行缓冲存储,以便在无
线模块连接成功后进行发送。
    射频单元包括XBee/XBee Pro ZB模块和相应的射频天线组成。根据具体的
应用需要,可在两种模块间自由选择。两种模块完全兼容,只是在功耗和传输距
离上有所区别。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:45 | 只看该作者
隧道监测中使用的传感器,按照原理分类,大致可分为振弦式和压阻式两种。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:46 | 只看该作者
    .振弦式传感器
    振弦式传感器}z}]是以拉紧的金属弦作为敏感元件的谐振式传感器。金属弦
的固有频率与其所受张力的平方成正比,与其自身的长度成反比。当弦的长度确
定之后,其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小。
    在振弦传感器中,利用脉冲信号激励线圈,产生的可变磁场,引起金属弦
进行衰减振动,产生对应其固有频率的电信号。
    相比于传统的应变传感器,振弦式应变传感器的最大特点就是其出色的稳定
性。它没有零漂,温度修正效果明显,特别适合长期监测。
    振弦传感器的输出信号一般为脉冲信号或正弦波信号,通过测量输出信号的
频率便可计算得到对应的待测物理量。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:46 | 只看该作者
    .压阻式传感器
    压阻式传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。
    电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻
应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片
两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当
基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改
变,从而使加在电阻上的电压发生变化。一般这种应变片都组成应变电桥。
    电阻应变片的阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身
的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,
调零电路过于复杂;而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:47 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:47 | 只看该作者
    对于模拟信号,我们则必须对其进行模数转换,方能被MCU识别。本系统
直接使用STM32F 10388芯片中的内置ADC,有效降低了电路板体积,提高了
系统集成度。为了提高转换精度,降低信号噪声的影响,模拟信号在进行模数转
换前必须经过信号调理电路进行放大和滤波。由于STM32F 10388采用单电源供
电,其内置ADC的输入门限为O}VCC,,因此对正弦信号进行放大时,还必须
加上相应的偏置。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:48 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:49 | 只看该作者
    如图4.2所示,利用DVDD引脚连接3.3V电源,可将放大器输出电压钳制
在3V以内,防止放大倍数过大而超过ADC过压的情况。VREF引入VDD/2,
可为输出电压提供偏置。DIO引脚用于配置PGAl13放大倍数,SCLK接到
STM32F 10388的配置为SCLK的PA7引脚,用于提供SPI时钟信号,CS接到NSS
引脚,作为片选信号。
    压阻传感器的输出信号放大,可直接选用TI公司的单电源自动归零桥接传
感器放大器PGA308}29}。该器件专为桥式电路设计,支持可编程增益与偏置,可
实现归零(偏置)与扩展(增益)的数字校准。符合UART标准的数字串行接
口可执行校准功能,可用作阻桥传感器调节一与通用数据采集应用的构建块。
    PGA308的内核是一款高精度、低漂移、低噪声前端可编程增益放大器。数
字可编程粗调偏置、微调偏置以及可选增益(粗调与微调)可实现实时控制,也
可固定编程到PGA308中。该器件采用自动归零技术,可在一400 C至++125
”C的更大工业温度范围内实现出色的精确性与防噪声性能,其工作电压范围
为2.7 V至5.5 V 0 PGA308是一款专用的传感器放大芯片,可直接连接传感器
电桥输出端,其电路图如图4.3所示。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:50 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:50 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:56 | 只看该作者
    射频模块的稳定性直接决定了ZigBee无线传感器网络的传输距离和通信质
量。ZigBee网络的工作频段为2.4GHz,因而对射频部分的布线,焊接质量有着
相当高的要求。
    选用微控制器连接RF芯片的办法虽然能节约成本,但无法保证稳定可靠的
传输距离和误码率。因此,系统采用了Digi的ZigBee射频模块XBee/XBee Pro
ZB。这不仅提高了ZigBee的网络的稳定性和通信质量,该模块完善的内置协议
和开发套件也降低了开发难度。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:57 | 只看该作者
    XBee/XBee Pro ZB模块由MaxStream公司生产,是与ZigBee/IEEE 802. 15. 4
兼容的解决方案,可以满足低成本低功耗无线传感网络的特殊需求。该模块易于
使用,功耗极低,可提供设备间关键数据的可靠传输。
    MaxStream是一家非常有名的无线通信元件制造商,是ZigBee领域的领导
厂商之一,名称XBee,现在已经归于Digi公司旗下。其在ZigBee产品上加了一个很贴切的
XBee体积小巧,却是一个功能完善的ZigBee收发器
射器),它是双向操作,在意义上来讲它可交替地发射或接收数据
(即接收器/发半双工式)。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:58 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 14:59 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 15:00 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-8-27 15:00 | 只看该作者

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