基于cc2420射频收发器的无线倾角测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，包括AT89S52单片机、倾角传感器和CC2420射频收发器；所述倾角传感器依次通过AD623仪表放大器和AD574A转换器与AT89S52单片机的输入端连接；所述AT89S52单片机的输入端还连接有电源模块和存储芯片；所述AT89S52单片机的输出端通过232/485转换器与CC2420射频收发器连接。该无线倾角测量仪稳定可靠、可以远程传输且能实现实时数据采集，便于对大坝倾斜监测、地质设备倾斜监测等的远程监控。
【专利说明】基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种倾角测量计，具体是一种基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪。
【背景技术】
[0002]当前，大多数行业测量角度时依然沿用传统的水泡式(条式)水平仪，其检测方法有诸多缺点，如测量值因人而易、功能单一、测量范围小等。为此，有人设计了倾角传感器，其它与传统的水泡式(条式)水平仪相比具有电子检测、即时数值显示、测量精度高、测量范围大、使用及携带方便等特点，大大提高了工作效率。
[0003]倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。理论基础是牛顿第二定律:根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。
[0004]但现有技术中的倾角传感器大多存在以下问题:
[0005]1、传感器前端是实测电压值，人工需要依据标定曲线才能得出被测物理量，速度漫且容易疲乏更容易出错；
[0006]2、传感器前端都是模拟信号非数字信号，不能远程传输。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供一种稳定可靠、可以远程传输且能实现实时数据采集的基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]一种基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，包括AT89S52单片机、倾角传感器和CC2420射频收发器；所述倾角传感器依次通过AD623仪表放大器和AD574A转换器与AT89S52单片机的输入端连接；所述AT89S52单片机的输入端还连接有电源模块和存储芯片；所述AT89S52单片机的输出端通过232/485转换器与CC2420射频收发器连接。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:所述倾角传感器选用CJRS-A01型气体摆式倾角传感器。
[0011]作为本实用新型进一步的方案:所述AT89S52单片机的输入端还连接有电子温度计。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该无线倾角测量仪稳定可靠、可以远程传输且能实现实时数据采集，便于对大坝倾斜监测、地质设备倾斜监测等的远程监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪的结构框图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0015]请参阅图1，一种基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，包括AT89S52单片机、倾角传感器和CC2420射频收发器；所述倾角传感器依次通过AD623仪表放大器和AD574A转换器与AT89S52单片机的输入端连接；所述AT89S52单片机的输入端还连接有电源模块和存储芯片；所述AT89S52单片机的输出端通过232/485转换器与CC2420射频收发器连接。
[0016]所述倾角传感器选用CJRS-A01型气体摆式倾角传感器。所述AT89S52单片机的输入端还连接有电子温度计，电子温度计主要提供温度，对监测点上多一个分析的数据。
[0017]AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
[0018]AT89S52单片机具有以下标准功能:8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
[0019]AD623仪表放大器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仪表放大器被设置为单增益(G=l)。在外接电阻后，AD623仪表放大器可编程设置增益，增益最高可达1000倍。
[0020]AD623仪表放大器通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(ACCMRR)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仪表放大器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，温度稳定性很可靠。
[0021]AD574A转换器是AD574 (Analog)推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。
[0022]在CE=1、CS=0同时满足时，AD574A转换器才会正常工作，在AD574A转换器处于工作状态时，当R/C=0时A/D转换，当R/C=l是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。当R/C=l，也即当AD574A处于数据状态时，A0和R/C控制数据输出状态的格式。当R/C=l时，数据以12位并行输出，当R/C=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。
[0023]232/485转换器配有不同标准串行接口的计算机、外部设备或智能仪器之间进行远程数据通信，需要进行标准串行接口的相互转换。转换器兼容RS-232、RS-485标准，能够将单端的RS-232信号转换为平衡差分的RS-485信号，转换器可将RS-232通信距离延长至1.2公里，无需外接电源采用独特的RS-232电荷泵驱动，不需要靠初始化RS-232串口可得到电源，内部带有零延时自动收发转换，独有的I/O电路自动控制数据流方向，而不需任何握手信号(如RTS、DTR等)，从而保证了在RS-232半双工方式下编写的程序无需更改便可在RS-485方式下运行，确保适合现有的操作软件和接口硬件，转换器传输速率300-115.2Kbps。
[0024]CC2420射频收发器是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器。该器件包括众多额外功能，是第一款适用于ZigBee产品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF 03技术，以0.18um CMOS工艺制成只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了 IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbps可以实现多点对多点的快速组网。
[0025]CC2420射频收发器的天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q下变频处理后，中频信号只有2 MHZ，此混合I/O信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据IEEE802.15.4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4 GHZ,并经放大后送到天线发射出去。
[0026]本实用新型的工作原理是:
[0027]前端倾角传感器采集的电压接入到电路中，双极性信号加到AD623仪表放大器上，AD623仪表放大器可以去除共模电压并且对输入有用信号放大100倍；信号再通过AD574A转换器的模数转换，通过IIC总线输送到AT89S52单片机内，当AT89S52单片机采集到应变电压，AT89S52单片机可以存储芯片上读取标定表，从而计算出倾角值；AT89S52单片机将倾角通过232/485转换器将倾角值发送到CC2420射频收发器，再由CC2420射频收发器将倾角值发送到远程PC端，实现对大坝检测、地质设备倾斜监测等的远程监控。
[0028]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
【权利要求】
1.一种基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，其特征在于，包括AT89S52单片机、倾角传感器和CC2420射频收发器；所述倾角传感器依次通过AD623仪表放大器和AD574A转换器与AT89S52单片机的输入端连接；所述AT89S52单片机的输入端还连接有电源模块和存储芯片；所述AT89S52单片机的输出端通过232/485转换器与CC2420射频收发器连接。
2.根据权利要求1所述的基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，其特征在于，所述倾角传感器选用CJRS-AOl型气体摆式倾角传感器。
3.根据权利要求1或2所述的基于CC2420射频收发器的无线倾角测量仪，其特征在于，所述AT89S52单片机的输入端还连接有电子温度计。
【文档编号】G01C9/00GK204085507SQ201420622615
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】徐宇宝, 曹昌勇, 陈坤, 程福安 申请人:皖西学院