1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)架構(gòu)
整個(gè)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。利用LPC2148對(duì)ADIS16355進(jìn)行控制并負(fù)責(zé)把采集的數(shù)據(jù)送往SD卡，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)的同時(shí)可以利用ZigBee模塊進(jìn)行無(wú)線的發(fā)送,，送往客戶端接收處理,。在接收端，可以利用客戶端平臺(tái)進(jìn)行觀測(cè)處理采集的數(shù)據(jù)；也可以通過(guò)把SD卡取下來(lái)放PC機(jī)上進(jìn)行分析,。
1．2 電路設(shè)計(jì)
整個(gè)設(shè)計(jì)分為3部分：ADIS16355數(shù)據(jù)采集,、ZigBee數(shù)據(jù)發(fā)送、SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ),。
(1)數(shù)據(jù)采集與發(fā)送電路
電路連接如圖2所示,。ADIS16355提供了SPI接口，主要由4個(gè)引腳構(gòu)成：SCLK0,、MOSI0,、MISO0及SSEL0。其中SCLK0是整個(gè)SPI總線的公用時(shí)鐘引腳,，MOSI0、MIS0為主機(jī),、從機(jī)的輸入輸出引腳,。SSEL0是從機(jī)的標(biāo)志引腳，對(duì)于相互通信的兩個(gè)SPI總線的器件,，SSEL0引腳電平低的是從機(jī),，電平高的是主機(jī)。
發(fā)送模塊采用ZigBee模塊,。在數(shù)據(jù)傳輸接口電路方面提供了通用異步收發(fā)模式(UART),，主要有RXD1、TXD1,、DTR1,。RXD1為數(shù)據(jù)的發(fā)送，TXD1為數(shù)據(jù)的接收,；DTR1作為ZigBee模塊的控制,，可以通過(guò)主控芯片LPC2148控制該引腳來(lái)對(duì)ZigBee模塊的功率進(jìn)行控制，在數(shù)據(jù)不向外發(fā)送時(shí),，使該模塊工作在睡眠模式,。
(2)存儲(chǔ)電路
考慮到系統(tǒng)攜帶的方便性以及對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大和低功耗的需求，選擇了SD卡,。SD卡有兩種接口協(xié)議模式,，分別為SD模式與SPI模式，不同的模式下各個(gè)引腳的定義不同,。在具體的通信中,，主機(jī)LPC2148只能選擇一種通信模式，卡會(huì)自動(dòng)檢測(cè)復(fù)位命令的模式,，而且在以后的通信中都會(huì)按照該種通信模式進(jìn)行通信,。
LPC2148自帶了硬件接口SPI，所以使用SPI接口訪問(wèn)卡是很方便的。在圖3的電路設(shè)計(jì)中給出了4條線,，SSEL1是主機(jī)LPC2148向卡發(fā)送的片選信號(hào),、MOS11是主機(jī)向卡發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號(hào)、SCLK1是主機(jī)向卡發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào),、MISO1是卡向主機(jī)發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號(hào),。
1．3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中功耗的考慮
在數(shù)據(jù)采集傳輸方面，要求使用方便且工作時(shí)間長(zhǎng),，所以在供電方面采用了可充電電池,，這就對(duì)系統(tǒng)的功耗提出了一個(gè)要求，即必須是低功耗的,，使系統(tǒng)能長(zhǎng)達(dá)數(shù)月連續(xù)工作,。LPC2148采用了精簡(jiǎn)指令的32位高速處理器，供電電壓為3．3 V,，內(nèi)核電壓2．5 V,，芯片功耗是比較低的。
傳感器模塊ADIS16355與ZigBee傳輸模塊都具有可編程的功耗控制,，通過(guò)設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)可以使其在待機(jī)模式下進(jìn)入睡眠模式,，充分滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。經(jīng)測(cè)試,，系統(tǒng)在利用自制的可充電7 V電池,，容量為1 300 mAh的供電條件下，可以連續(xù)工作4～5個(gè)月,。
2 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分為3部分：SD卡的讀寫,、傳感器數(shù)據(jù)采集、ZigBee數(shù)據(jù)收發(fā),，程序的流程如圖3所示,。對(duì)于固件的程序開發(fā)采用Keil uVision3來(lái)完成，然后利用Keil ULINK2仿真器進(jìn)行下載調(diào)試,。
在此給出三軸傳感器ADIS16355數(shù)據(jù)采集的部分實(shí)現(xiàn)程序：
3 性能測(cè)試
該套數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用了無(wú)線的ZigBee傳輸模塊構(gòu)成自組織網(wǎng)絡(luò),，實(shí)測(cè)最大的無(wú)障礙通信距離可以達(dá)到400 m左右。