基于stm32的多通道桨力无线同步传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线同步传输系统，尤其是一种用于皮划艇的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统。
【背景技术】
[0002]数字体育是数字技术与传统体育相结合的产物，是IT、通信、互联网技术手段，数字游戏和数字媒体形式，同体育锻炼、竞技健身、互动娱乐的完美结合。目前，国外发达国家普遍利用数字体育提升运动员的各项素质，由传感器采集的动作信号，通过计算机软件分析，进而纠正使其达到最佳水平。
[0003]皮划艇是一项运动项目，1924年作为表演项目进入奥运会，1936年，皮划艇成为奥运会正式比赛项目。皮划艇静水项目也是是奥运会的金牌大项目之一。皮划艇最重要的阶段是拉桨乏力，运动员发力时，力量由手臂传递到桨叶上，推动皮划艇前进。在训练过程中，常常需要采集皮划艇的划桨的端部的桨拉力和桨扭力，根据数据进行有针对性地调整运动员的对划桨的控制力量和角度。采集数据时，需要在划桨的桨端部设置传感器，然后由传感器将采集的数据发送至皮划艇上设置的信息采集盒，由信息采集盒对采集的数据进行存储、绘制波形并进行分析等工作。目前，在多人皮划艇项目中，采用的有线通信方式，即桨端的传感器与信息采集盒之间通过有线方式连接。这种有线通信方式，需要单独设置通信数据线。由于划桨在高速往复运动，划桨频率有时会达到每分钟100?130次。这种高速往复运动的情况下，数据线随划桨在水中运动时，会对划桨的端部的运动有些影响，采集数据的精确度也会有偏差。而且高速运动有时牵拉数据线，一旦数据线脱落或拉断，就导致采集系统失效，采集系统的可靠性较差。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统，以解决现有皮划艇浆端采用有线通信精确度较低、可靠性较差的冋题。
[0005]本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。
[0006]基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统，其结构特点是，包括多个浆端采集装置、一个信息采集盒；所述浆端采集装置设置于皮划艇的每个划桨的端部，用于采集浆拉力和桨扭力；所述信息采集盒设置于皮划艇上，用于对浆拉力和桨扭力进行处理后发给上位机，由上位机对浆拉力和桨扭力数据进行存储并绘制波形图和显示；所述浆端采集装置和所述信息采集盒之间通过无线通信的方式交换数据。
[0007]本实用新型的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统的结构特点也在于:
[0008]所述浆端采集装置包括浆拉力传感器、桨扭力传感器、蓄电池B1、线性稳压器、运算放大器U1、运算放大器U2、数控电位器、差分放大器、浆端无线通信模块和浆端微控制器；
[0009]所述蓄电池BI用于为线性稳压器提供电源，所述线性稳压器将蓄电池BI输出的电压转换为3.3V直流输出，为浆端采集装置供电；所述浆拉力传感器和桨扭力传感器均与所述差分放大器相连接，用于将浆拉力和桨扭力数据传输给差分放大器，所述差分放大器通过运算放大器U2与所述浆端微控制器相连接，将浆拉力和桨扭力数据传输给浆端微控制器；
[0010]所述浆端微控制器的数字控制输出端还依次通过所述数控电位器和运算放大器Ul与所述运算放大器Ul相连接；
[0011 ] 所述浆端无线通信模块与所述浆端微控制器相连接，用于将浆端微控制器所获得的浆拉力和桨扭力通过所述浆端无线通信模块无线发送给信息采集盒。
[0012]所述?目息米集盒包括?目息米集盒无线通?目模块、?目息米集盒微控制器、USB-UART桥接器、蓄电池Β2和稳压芯片；
[0013]所述蓄电池Β2用于为稳压芯片提供电源，所述稳压芯片将蓄电池Β2输出的电压转换为3.3V直流输出，为信息采集盒供电；
[0014]所述信息采集盒无线通信模块与所述信息采集盒微控制器相连接，用于将浆端无线通信模块所发送的浆拉力和桨扭力发送给信息采集盒微控制器，由信息采集盒微控制器对浆拉力和桨扭力进行处理后发给上位机；信息采集盒微控制器与所述USB-UART桥接器相连接，用于通过USB-UART桥接器和USB数据线连接上位机。
[0015]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0016]本实用新型的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统，包括多个浆端采集装置、一个信息采集盒；所述浆端采集装置设置于皮划艇的每个划桨的端部，用于采集浆拉力和桨扭力；所述信息采集盒设置于皮划艇上，用于对浆拉力和桨扭力进行处理后发给上位机。
[0017]工作时，浆端采集装置作为发送端，信息采集盒作为接收端。发送端基于低功耗控制器STM32L151C8T6，通过内置的12位AD转换器实时采集经低功耗信号调理电路处理的桨力信号，并由NRF24L01+无线模块发送到接收端；接收端40ms广播一次，并无线接收发送端发送的数据，最后通过USB传输到PC机，PC上基于VB开发的上位机实时显示8通道波形；系统发送端软硬件为低功耗设计，通过纽扣电池供电，测试结果表明，方案切实可行，这一方法可用于多通道工业无线数据采集系统，具有非常好的实用性。由于通过无线传输的方案进行数据传输，解决了现有皮划艇浆端采用有线通信精确度较低、可靠性较差的问题。
[0018]本实用新型的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统，具有可现有皮划艇浆端采用有线通信精确度较低、可靠性较差的问题、功耗低、可提高训练效果等优点。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型所提出的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统的结构框图。
[0020]图2为本实用新型所提出的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统的浆端采集装置的结构框图。
[0021]图3为本实用新型所提出的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统的信息采集盒的结构框图。
[0022]以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]参见附图1-图3，本实用新型的基于STM32的多通道桨力无线同步传输系统，包括多个浆端采集装置、一个信息采集盒；所述浆端采集装置设置于皮划艇的每个划桨的端部，用于采集浆拉力和桨扭力；所述信息采集盒设置于皮划艇上，用于对浆拉力和桨扭力进行处理后发给上位机，由上位机对浆拉力和桨扭力数据进行存储并绘制波形图和显示；所述浆端采集装置和所述信息采集盒之间通过无线通信的方式交换数据。
[0024]所述浆端采集装置包括浆拉力传感器、桨扭力传感器、蓄电池B1、线性稳压器、运算放大器U1、运算放大器U2、数控电位器、差分放大器、浆端无线通信模块和浆端微控制器;
[0025]所述蓄电池BI用于为线性稳压器提供电源，所述线性稳压器将蓄电池BI输出的电压转换为3.3V直流输出，为浆端采集装置供电；所述浆拉力传感器和桨扭力传感器均与所述差分放大器相连接，用于将浆拉力和桨扭力数据传输给差分放大器，所述差分放大器通过运算放大器U2与所述浆端微控制器相连接，将浆拉力和桨扭力数据传输给浆端微控制器；
[0026]所述浆端微控制器的数字控制输出端还依次通过所述数控电位器和运算放大器Ul与所述运算放大器Ul相连接；
[0027]所述浆端无线通信模块与所述浆端微控制器相连接，用于将浆端微控制器所获得的浆拉力和桨扭力通过所述浆端无线通信模块无线发送给信息采集盒。
[0028]图2是浆端采集装置的框图，系统固定在皮划艇的桨柄上，采用210mAH容量、3.6V电压的纽扣锂电池LIR2477，通过低功耗LDO (低压差)电源管理芯片TPS76333产生3.3V电压，差分放大器AD623负责将位于桨上的桨拉力和扭力传感器采集的差分信号转为单端信号，后经低功耗CMOS放大器0P496偏置、放大、滤波，由STM32L151的12位AD转换器采集，最后通过nRF24L01+无线模块发送到信息采集盒，电路偏置电压可由接收端的PC软件调整，从而将传感器信号放大到AD转换器所需的O?3.3V电压区间内，提高了精度，减小了误差。
[0029]蓄电池BI采用锂电池LIR2477。LIR2477具有以下几个特点:(I)采用特殊的封口设计和密封技术，精选高能电池专用材料，有优越的防漏性能；(2)电压稳定，电容量充足，耐低温，耐冲击；(3)震动贮存期和使用寿命长；(4)外观光亮整洁，体积小，重量轻，不腐蚀生锈。
[0030]线性稳压器采用低功耗的150mA低压降线性稳压器TPS76333。TPS76333低电压、低功耗、热保护和过流保护的特点，小型化包装，其稳压保持在3.3V。
[0031]运算放大器采用0P496，额定温度范围为-40°C至+125°C，具有低功耗、低失调电压、高开环增益和单位增益稳定等特点。
[0032]数控电位器采用双数字电位器X93256，具有功耗低、可靠性高、小封装等优点。
[0033]差分放大器为AD623，是一个集成单电源仪表放大器，它能在单电源(+3V到+12V)下提供满电源幅度的输出。它允许使用单个增益设置电阻进行增益编程，以得到更好的灵活性。符合8引脚的工业标准配置。在无外接电阻条件下，AD623被设置为单增益(G =l)o在外接电阻后，AD623可编程设置增益，增益最高可达1000倍。AD623通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(AC CMRR)而保持最小的误差。线路噪声及谐波将由于CMRR在高达200HZ时仍保持恒定。它有较宽的共模输入范围，可以放大具有低于地电平150mv共模电压信号。它在双电源(2.5至6V)仍能提供优良性能。低功耗，宽电源电压范围，满电源幅度输出，使AD623成为电池供电的理想选择。在低电源电压下工作时，满电源幅度输出级使动态范围达最大。它可以取代分立的仪表放大器设计，且在最小的空间提供很好的线性度，温度稳定性