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基于MSP430和nRF905的塔吊无线遥控系统

作者:时间:2012-05-01来源:网络收藏

 0 前 言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/160686.htm

  遥测产品的市场发展迅速,遥测技术已经成为决定产品竞争力的一个重要因素。从发展的眼光来看,产品的化是大势所趋,目前国内建筑工程等行业使用的多属控制室控制形式。控制室束缚、视线不清、环境恶劣或指挥配合不当等因素皆可形成事故隐患。国外同类产品价格太高,多为通用型产品,而我国大量的建筑施工中小型企业所使用的型号多,很难根据用户提出的相关技术资料(机械电气原理图,工作机构原理图等)进行改造,继而结合实际需求,选定最佳的控制方案,亦即不适应我国的市场需求特点。

  在现有塔吊控制室控制的基础上,结合微型计算机控制技术,本研究提出一种低功耗、自动CRC校验码、软件编码和硬件译码、接收器采用无记忆控制且具有高抗干扰能力和高可靠性的塔吊无线,既保证了安全操作又大幅度提高了生产效率。

  1 结构和功能概述

  新型塔吊无线包括发射器和接收器两个部分,遥控系统结构,如图1所示。发射器由键盘输入电路、单片机、无线发射电路和天线等构成;接收器由接收天线、无线接收电路、单片机、三2八译码器、反相器、与非门、光电耦合器、继电器等构成。其特点是系统的核心采用超低功耗的系列单片机,进而采用三2八译码器、反向器、与非门、光电耦合器以提高抗干扰能力和系统的可靠性。

图1 系统结构

图1 系统结构

2 系统硬件电路设计

2. 1 发射电路

  信号发射电路包括键盘、CPU 和数据发射部分,硬件原理,如图2 所示。塔吊的控制量(上、下,左、右、前、后、低速、中速、高速、急停等)通过键盘输入电路将相应控制信号送入单片机F135的I/O口,经过单片机处理的信号通过其SP I口输出到无线芯片,单片机协调整个系统的正常工作,同时对射频芯片进行设置以确定其工作模式、工作频率、传输速率等参数,输出信号经过无线芯片的处理,送入无线发射部分发送至接收方。

  单片机是TI公司生产的一种超低功耗的混合信号控制器。这些微控制器可用电池工作,而且可以有很长的使用时间,器件在少于6μs的时间内可以从低功耗模式迅速唤醒。MSP430单片机内还集成了A /D转换器、硬件乘法器、定时器、比较器等模块。

图2 发射器硬件原理图

图2 发射器硬件原理图

  发射部分采用 芯片。 是挪威Nordic公司推出的单片射频收/发器。工作电压为1. 9~3. 6 V, 32引脚QFN封装( 5 mm ×5 mm) ,工作于433 /868 /915 MHz 3个ISM频道。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成,不需外加声表滤波器, ShockBurstTM 工作模式,自动处理字头CRC (循环冗余码校验) ,使用SP I接口与微控制器通信,配置非常方便。此外,其功耗非常低。以10 dBm的输出功率发射时电流只有11 mA,工作于接收模式时的电流为12. 5 mA,内建空闲模式与关机模式,易于实现节能。nRF905提供了强大的跳频机制以及大量的频道支持,可以应用于许多特殊的场合。

  2. 2 接收电路

  接收电路与发送电路基本相同,只是无线芯片工作在接收模式。塔吊系统的可靠性要求高,为防止干扰引起接收电路误动作,接收驱动输出采用软件编码、硬件译码技术,即每个继电器的动作对应一个数字编码,该编码经译码器译码输出,输出信号经光耦隔离和反相器驱动输出控制继电器的动作。这样其他信号的输出将被禁止,也消除了系统由于上电(或断电)短暂时刻I/O口输出不确定而引起的误动作。


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