本发明属于无线传输
技术领域：
，尤其是涉及基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统。
背景技术：
：刚体转动惯量测量仪是大学物理演示实验的一个重要的实验，而且刚体的转动惯量有着重要的物理意义，首先在科学实验、工程技术、航天、航空、航海、机电制造等工业领域是一个重要参量。而且在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，也是十分必要的。刚体转动惯量物理意义是表征物体转动时候的惯性的物理量，它的测定方法有摇摆法等，传输方法是有线传输，如今随着电子科技的迅速发展，传统的数据采集方式也在不断的淘汰，现有的仪器布线繁杂，连线周围环境干扰情况较多，测量方法精确度不高，遮光细棒容易掉落，维护的难度也很大。本专利技术改进刚体转动惯量实验仪器将现有的有线传输改为无线传输，利用NRF24L01和STM8芯片实现无线传输系统，NRF24L01为在2.4GHz~2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片，具有短距离无线通信和结构简单、功耗低、传输速率高、通信稳定等优点，适合各种现场环境中的数据传输需要。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统，本发明利用NRF24L01和STM8芯片实现无线传输系统，NRF24L01为在2.4GHz~2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片，具有短距离无线通信和结构简单、功耗低、传输速率高、通信稳定等优点，适合各种现场环境中的数据传输需要。本发明的技术解决方案是：基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统，包括主机、多台从机和电源模块，电源模块分别与主机和多台从机电连接，所述主机包括微处理器、第一NRF24L01无线模块和显示模块，微处理器分别与第一NRF24L01无线模块和显示模块电连接；每台从机包括刚体转动惯量实验仪、第二NRF24L01无线模块和单片机，刚体转动惯量实验仪与第二NRF24L01无线模块通过单片机电连接，主机与从机之间通过第一NRF24L01无线模块和第二NRF24L01无线模块进行无线数据传输。所述单片机采用STM8主控芯片。所述第一NRF24L01无线模块和第二NRF24L01无线模块通信采用SPI接口进行通信。NRF24L01的发送原理：发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI通信方式写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号，自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致；如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除；若未收到应答，则自动重新发射该数据，若重发次数ARC达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便再次重发；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU；最后发射成功时，若CE为低则NRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。NRF24L01的接收原理：接收数据时,首先将NRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则NRF24L01进入空闲模式1。系统的工作原理：基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统是由1台主机，多台从机构成，每台从机包括一个刚体转动惯量实验仪和一个第二NRF24L01无线模块和STM8主控芯片，每台刚体转动惯量实验仪都有唯一编号，主机部分包括第一NRF24L01无线模块、微处理器及显示模块，主机与从机之间通过第一和第二NRF24L01无线模块进行2.4G无线数据传输，通过CRC方式校验数据，主机和从机与NRF24L01无线模块通信采用SPI接口进行通信，从机收到转动惯量实验仪的数据时，经过处理后发送给主机，并由显示模块显示数据。本发明与现有技术比较具有以下有益效果：使用本发明改进的实验装置可以较明显地提高实验的测量准确度，减小测量误差，同时使用无线传输系统解决原来的布线复杂问题，使学生在实验操作中简便，减小测量误差，也增加了短距离无线通信和结构简单、功耗低、传输速率高、通信稳定等优点，适合各种现场环境中的数据传输需要，也让学生对影响实验准确度的因素有了更深刻的了解。附图说明图1为基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统的原理框图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。实施例1，如图1，基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统，包括主机、多台从机和电源模块，电源模块分别与主机和多台从机电连接，所述主机包括微处理器101、第一NRF24L01无线模块102和显示模块103，微处理器101分别与第一NRF24L01无线模块102和显示模块103电连接；每台从机包括刚体转动惯量实验仪106、第二NRF24L01无线模块104和单片机105，刚体转动惯量实验仪106与第二NRF24L01无线模块104通过单片机105电连接，主机与从机之间通过第一NRF24L01无线模块102和第二NRF24L01无线模块104进行无线数据传输。所述单片机105采用STM8主控芯片。所述第一NRF24L01无线模块102和第二NRF24L01无线模块104通信采用SPI接口进行通信。NRF24L01无线模块的发送原理：发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI通信方式写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号，自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致；如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除；若未收到应答，则自动重新发射该数据，若重发次数ARC达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便再次重发；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU；最后发射成功时，若CE为低则NRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。NRF24L01无线模块的接收原理：接收数据时,首先将NRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则NRF24L01进入空闲模式1。系统的工作原理：基于NRF24L01刚体转动惯量的无线传输系统是由1台主机，多台从机构成，每台从机包括一个刚体转动惯量实验仪和一个第二NRF24L01无线模块104和STM8主控芯片，每台刚体转动惯量实验仪都有唯一编号，主机部分包括第一NRF24L01无线模块102、微处理器101及显示模块103，主机与从机之间通过第一NRF24L01无线模块102和第二NRF24L01无线模块104进行2.4G无线数据传输，通过CRC方式校验数据，主机和从机与NRF24L01无线模块通信采用SPI接口进行通信，从机收到转动惯量实验仪的数据时，经过处理后发送给主机，并由显示模块102显示数据。实验时，打开电源，操作使用刚体转动惯量实验仪，将激光束调整到最佳位置，即激光打到光电接收器的小孔上，计数器右上角的低电平指示灯状态为暗，保证激光器和光电接收器在一个水平线上，调整上圆盘，使一根摆线靠近激光束，可轻轻旋转上圆盘，使其在5°角内转动起来，并设置转动次数；在同一环境下，用相同物体对有线传输装置和无线传输装置的转动惯量进行实验测量。实验结果1）利用有线传输装置测量转动惯量如表1所示表1有线传输装置定标数据物体次数时间（s）下圆盘2017.385下圆盘加另一个圆盘2016.133下圆盘加圆环2016.6022）利用无线传输装置测量转动惯量如表2所示表2无线传输装置定标数据物体次数时间（s）下圆盘2017.484下圆盘加另一个圆盘2016.173下圆盘加圆环2016.674上述结果看出，使用本发明改进的实验装置可以较明显地提高实验的测量准确度，减小测量误差，同时使用无线传输系统解决原来的布线复杂问题，使学生在实验操作中简便，减小测量误差，也增加了短距离无线通信和结构简单、功耗低、传输速率高、通信稳定等优点，适合各种现场环境中的数据传输需要。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3