[发明专利]一种基于无线收发的现场加速度采集系统

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术和无线通信技术领域，具体涉及一种基于无线收发的加速度采集系统。

背景技术

近年来，传感器技术和无线通信技术发展迅速，应用广泛，并有着集成化、低功耗、易操作的发展趋势。这些技术广泛应用于电子消费产品、自动控制、无线警报、安全系统等各个领域。

ATmega48是高性能、低功耗的8位微处理器，采用哈佛总线结构，先进的RSIC指令系统，运行速度接近1Mips/MHz，具有4K字节的Flash程序存储器，256字节的EEPROM，512字节的片内SRAM。ATmega48功能强大，价格低廉，是一款性价比极高的MCU。

CC1100是一款低成本单片超高频（UHF）射频（RF）收发器，为低功耗无线应用而设计，具有体积小、工作电压低、功耗低、灵敏度高等特点。整个应用电路的无线频率主要设定在315MHz、433MHz、868MHz和915MHz四个ISM（工业、科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也可以方便地设置为300~348MHz、400~464MHz和800~868HMz等其它频率行。RF收发器集成了一个高度可配置的调制解调器，这个调制解调器支持不同的调制格式，可编程控制的数据传输速率最高可达500kbps，通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项能使性能得到提升。在发射状态下，其发射功率可编程调节，其最大发射功率达到+10dBm。

MMA7260是美国Freescale公司生产的一款低成本单芯片三轴加速度传感器。该微型电容式传感器融合了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，同时提供了4种加速度测量范围，分别是：±1.5g、±2g、±4g和±6g。MMA7260还具有很高的灵敏度，当选择±1.5g的测量范围时，灵敏度高达800mV/g。而且，MMA7260提供休眠模式，是电池充电的手持设备产品的理想之选。

本系统正是基于这个方面的考虑，利用高灵敏度、低成本的加速度传感器MMA7260和单片RF收发芯片CC1100设计了无线加速度采集仪。

发明内容

本发明的目的在于针对现有加速度采集系统进行改进，提供了一种高灵敏度、低成本、低功耗并且简单易行的基于无线收发的加速度采集系统。

本发明提供的基于无线收发的加速度采集系统，由现场加速度采集系统和无线接收系统组成，其中：

所述的现场加速度采集系统包括以下三部分：主控MCU模块、加速度传感器和RF收发芯片；所述主控MCU模块采用Atmega48，加速度传感器采用MMA7260，RF收发芯片采用CC1100；Atmega48通过片内AD采集MMA7260测得的数据，利用SPI接口与CC1100通信，实现加速度数据的发送；

所述的无线接收系统包括以下三部分：主控MCU模块、RF收发芯片和显示模块；其中，主控MCU模块采用Atmega48，RF收发芯片采用CC1100；Atmega48和CC1100通信部分与现场加速度采集系统一致；显示模块负责将C1100接收到的数据进行处理，通过液晶显示器或者通过UART接口将其发送到PC上位机软件中进行分析，实现加速度数据的接收。 

所述的主控MCU模块，是在ATmega48中编写用户服务程序。主要是包括初始化程序和中断服务程序。在该模块中，使用了ATmega48的许多内部资源，包括通用IO口，SPI接口，UART接口和INT0、INT1等，在初始化程序中须将这些资源合理配置。中断服务程序包括接收中断服务和发送中断服务。

所述接收中断服务，其中断源是MCU的外部中断0，当CC1100接收到一个完整的数据包，GDO0就会产生一个电平跳变，从而引发MCU产生外部中断。在中断服务程序中，首先读出CC1100接收到的数据，进行CRC校验，然后将通过校验的数据通过UART口发送到PC端上位机软件中。具体流程如图1所示。

进入接收中断后，MCU首先关闭全局中断，消除其它中断的影响。此时，CC1100已经完成无线接收功能并将接收到的数据输出到RXFIFO，CC1100进入了空闲状态。MCU读取RXFIFO中的数据，包括数据长度，数据部分和数据校验，当MCU读取RXFIFO中的数据后，将清除RXFIFO，用以初始化下一次接收。接下来，MCU将通过CRC校验来验证接收到的数据。若CRC校验正确，则将数据部分传输给上位机，同时开启CC1100的接收功能，开启全局中断，进入下一次接收。若CRC校验有误，则在丢弃这一帧数据后，开启CC1100的接收功能，开启全局中断，进入下一次接收。