钢丝绳是在各种工程应用中应用极为普遍的一种挠性构件。钢丝绳作为牵引、承载的重要部件，一旦发作断裂，结果将十分严重。因而，对钢丝绳的无损检测和监测，关于消弭平安隐患有着至关重要的意义。随着钢丝绳无损检测技术的不时开展，各种新型的现场检测仪器不时推出。但是由于钢丝绳无损检测请求的数据传输速率较高，所以目前在信号的传输方式上大多采用有线传输。思索到钢丝绳工作环境的多样性和复杂性，有线传输方式越来越难以顺应各种复杂的环境，本文提出了一种基于nRF24L01的无线传输方式下的钢丝绳无损检测办法。 1 钢丝绳无损检测系统硬件设计 1．1 系统总体构造图 钢丝绳无损检测系统由数据采集端和接纳处置端组成。数据采集端系统框图如图1所示，主要分为：传感器模块，A／D采集模块，LM3S1 138处置器模块，RF24L01无线模块。其中传感器局部采用华中科技大学机械学院无损检测实验室具有自主学问产权的无损检测传感器，该传感器由2个霍尔元件和1个旋转编码器组成，输出4路模仿信号，1路脉冲信号。经过信号处置模块将4路模仿信号别离出4路交流信号和4路直流信号，分别代表钢丝绳的损坏状况和粗细。在脉冲信号的上升沿到来时对8路模仿信号停止采集，并将A／D转化得到的结果停止数据封装，最后应用SPI接口写入RF24L01模块完成无线传输。 接纳处置端系统框图如图2所示，主要分为：RF24L01无线模块，LM3S1138处置器模块，PC机终端。PC机终端向LM3S1138处置器模块发送开端接纳的命令，在LM3S1138处置器模块收到PC机终端的命令后，启动RF24L01无线模块，接纳数据采集端发送的数据。在接纳到数据后，LM 3S1138处置器模块对数据停止解析，并经过串口或USB将数据传送到PC机，PC机终端收到数据后，对数据停止处置、存储、显现等一系列操作。 1．2 无线收发模块设计 nRF24L01是一款工作在2．4～2．5 GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发作器、加强型SehockBurst TM形式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置能够经过SPI接口停止设置。极低的电流耗费：当工作在发射形式下发射功率为-6 dBm时电流耗费为9 mA，接纳形式时为12．3 mA。掉电形式和待机形式下电流耗费更低。无线传输速率能够到达2 Mb／s，传输间隔可达50 m以上，加上功率放大模块后，传输间隔能够到达300 m以上，可以满足对实时性请求较高的近间隔无线数据传输场所。 图3是基于nRF24L01芯片的无线收发模块电路。图中偏置电阻R2用来设置一个准确的偏置电流；C3，C4，L1和L2构成一个均衡转换器，用以将nRF24L01上的差分RF端口转换成单端RF信号；MOSI，MISO，SCK和CSN构成SPI接口，用来对nRF24L01内部存放器的配置和数据的读写；CE信号用来控制nRF24L01的工作形式，IRQ用来指示nRF24L01的工作状态。为了使芯片可以稳定工作，必需在芯片电源输入端加上小的滤波电容，以得到高质量的电源供电，从而使通讯效果到达最佳。 1．3 LM3S1138处置器与nRF24L01接口设计 nRF24L01经过4线SPI兼容接口(MOSI，MISO，SCK和CSN)配置，这个接口同时用作写和读缓存数据。本系统应用LM3S1138处置器的4个I／O口就能够对SPI接口停止模仿。SPI接口是一种同步串行通讯接口，CSN是芯片选择管脚，当该管脚为低电平常，SPI接口能够通讯，反之不能通讯。MOSI和MISO为数字传输管脚，MOSI用于数据输入，MISO用于数据输出。SCK为同步时钟，在时钟的上升沿或降落沿数字数据被写入或读出。 其中：RF24L01_MOSI_1代表SPI的MOSI输出高电平，RF24L01_MOSI_O代表SPI的MOSI输出低电平，RF24L01_MISO表示SPI的MISO的输出电平值，RF24L01_SCK_1，RF24L01_SCK_0分别代表SPI时钟输出高电平和低电平。 2 系统软件设计 经过软件的优化设计，可以将整个硬件系统有机联络起来。在近间隔范围内不需求复杂的防干扰算法，只需对数据停止简单的封装就能够。 2．1 数据采集端软件设计 数据采集端担任数据的采集和无线转发，软件设计局部主要包括：LM3S1138的系统和接口配置，nRF24L01无线模块的初始化，A／D转换，数据的无线转发 2．2 数据接纳处置端软件设计 数据接纳端的任务是依照PC终端的指令执行数据接纳和上传的工作，软件设计局部主要包括：LM3S1138系统和接口配置，nRF24L01无线模块的初始化，PC终端命令解析，数据上传，详细流程图如图5所示。 3 结论 本文所设计的系统可以和有线系统一样完成无漏点的无损检测，同时该系统具有装置简单，牢靠性强，可以应用于各种恶劣工作环境下的钢丝绳无损检测，便于以后停止多点系统集成和统一管理的特性，而且大大降低无损检测系统的本钱和缩短施工周期。本文也为钢丝绳无损检测系统提出了一种新的传输方式，具有宽广的应用前景。
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