基于MEMS的振動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．3 無線傳輸模塊
無線傳輸模塊可以使用GPRS模塊或CDMA模塊，應(yīng)當(dāng)根據(jù)監(jiān)測地點(diǎn)的具體情況選擇。在本設(shè)計(jì)中采用Motorola公司的GPRS模塊G24L。G24L是一款高速的GSM／GPRS／EDGE模塊，具有2個物理UART和標(biāo)準(zhǔn)USB 2．0接口，可用于AT命令和數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)默認(rèn)的波特率是9600b／s。
設(shè)計(jì)中通過MSP430單片機(jī)初始化控制G24L的工作狀態(tài)，連接圖如圖4所示。MEMS傳感器監(jiān)測到的振動信號經(jīng)由MCU控制模塊采集，再通過GPRS無線通信模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，當(dāng)振動值超過設(shè)定閾值時，發(fā)出報警信息。
2．4 電源模塊
由于本系統(tǒng)在野外工作，所以采用低功耗設(shè)計(jì)，使用鋰電池供電。同時設(shè)計(jì)了外接電源供電接口，在條件允許的情況下采用外接電源供電，可以延長電池的使用壽命。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 單片機(jī)程序
發(fā)射端軟件流程圖如圖5所示，首先初始化串口、GPRS模塊G24L和傳感器，然后訪問傳感器的地址并采集存儲器的數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)包以一定的格式通過串口發(fā)送給上位機(jī)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/171692.htm
3．2 上位機(jī)軟件程序
設(shè)計(jì)所采用的通信協(xié)議為：一個數(shù)據(jù)包中10個字節(jié)，其中2位起始位，2位停止位，中間6位數(shù)據(jù)位，包含x軸、y軸、z軸3個方向的重力加速度信息。上位機(jī)的軟件流程圖如圖6所示。
4 測試結(jié)果
用VC++編程實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制，通過串口發(fā)送AT指令控制GPRS模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)。
測試終端接收界面如圖7所示。
選取水平面坐標(biāo)為x和y方向，垂直水平面的為z方向。由于加速度傳感器寄存器值和傳感器放置的位置有關(guān)，因此正常情況下x軸的標(biāo)準(zhǔn)值和其他2個方向值大小不一樣，但不影響獲取該方向的加速度振動信息。水平面上移動傳感器所處位置，x和y軸信息會相應(yīng)變化，垂直移動時，z軸會有相應(yīng)變化。
測試過程中，如果沒有振動，傳感器讀取的數(shù)據(jù)是固定的，通過通信協(xié)議由串口接收的原始數(shù)據(jù)為：24 08 3 8 3 6 3 d a 76，其中24 0兩位為起始位，最后2位da為停止位，中間是數(shù)據(jù)位8 3 8 3 6 3(8 3為x方向接收的數(shù)據(jù)，8 3為y方向接收的數(shù)據(jù)，6 3為z方向接收的數(shù)據(jù))，76為校驗(yàn)和。所以上位機(jī)可以收到6個固定的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)水平移動傳感器位置，x，y方向會有相應(yīng)的變化，變化量大于設(shè)定閾值時就會報警。
測試過程中發(fā)現(xiàn)，如果采取的校驗(yàn)方式不好，虛警概率很大，這主要和G24L無線模塊抗干擾性有關(guān)。后經(jīng)過多次比較校驗(yàn)方式，最后得到的結(jié)果基本無虛警，達(dá)到要求。
5 結(jié)語
該系統(tǒng)利用MSP430單片機(jī)實(shí)時采集兩個雙軸加速度傳感器構(gòu)成的三分量振動信息，并通過GRPS無線傳輸模塊傳給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對手機(jī)基站信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的振動監(jiān)測。如果采用高精度三分量MEMS加速度傳感器，對該系統(tǒng)可稍加修改后還可以用于石油物探等領(lǐng)域。
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