（毕业设计论文）《NRF905无线应变测量系统的研究与设计》.doc

目录 中文摘要 I 英文摘要 II 1 绪论 1 1.1建筑结构健康监测 1 1.1.1结构图健康监测系统的组成 2 1.1.2结构健康监测系统的发展和应用 3 1.2无线应变传感器及无线传输技术 5 1.2.1无线应变传感器 5 1.2.2无线数据传输技术 6 1.3无线传感器在建筑结构健康监测领域的发展和现状 8 1.4本文主要工作 9 2传感器的信号调理与采集 11 2.1传感器技术 11 2.2应变测量原理与传统采集系统 11 2.2.1电阻应变计的工作原理 11 2.2.2应变信号的传统采集与传输方法 12 2.3前端处理电路的设计 13 2.3.1系统整体组成 13 2.3.2放大电路的设计 13 2.3.3滤波电路设计 15 2.4 A/D数据采样转换原理 16 2.5 ADC芯片AD574 16 2.5.1芯片介绍 17 2.5.2引脚说明 17 2.5.3工作模式 19 2.5.4时序 19 2.5.5接口电路 19 2.6应变的采集程序 20 2.7本章小结 20 3射频通信模块的设计 21 3.1射频芯片 21 3.1.1 nRF系列射频芯片 21 3.1.2其它射频芯片 21 3.2射频收发器nRF905 22 3.2.1芯片结构 22 3.2.2工作模式 23 3.2.3器件配置 25 3.2.4硬件电路 27 3.2.5 nRF905其他函数设计 28 3.3 射频电路板设计 29 3.4本章小结 31 4低功耗设计 32 4.1功耗管理 32 4.2功耗设计方案 32 4.3理论功耗 33 4.4实际功耗 33 4.5本章小结 34 5其它模块介绍 35 5.1软件总体程序流程图 35 5.1.1 nRF905发射流程 35 5.1.2 nRF905接收流程 37 5.2硬件总体设计图 38 5.2.1发射模块 38 5.2.2接收模块 38 5.3开发环境介绍 39 5.3.1 Keil C51 μVision2介绍 39 5.3.2 Keil C51 μVision2截图 39 5.4PC上位机软件设计 40 5.4.1 MSComm控件串行通信处理方式 40 5.4.2上位机软件截图 41 5.5本章小结 42 6总结与展望 43 6.1论文总结 43 6.2论文展望 43 致谢 44 参考文献 45 附录1：原理图 46 附录2：程序源码 47 无线应变测量系统的研究与设计 摘 要 随着人们对结构安全性重视程度的提高以及各种监测、检测相关技术的发展，建筑结构健康监测技术已经成为土木工程结构研究中的重要方向。无线传感器由于其小型化、集成化、低维修费用、少安装时间等特点而成为近年来结构健康监测系统的研究热点。 本文在充分研究传感技术、信号处理技术、无线通信技术知识上，针对传统应变采集设备体积较大、布线长、要求使用导线精度高等问题，设计了用于局部性态监测的低功耗无线应变传感器。文章主要内容如下： (1)信号的调理与采集：使用传统应变片作为结构应变测量的敏感元件，通过放大滤波电路后，使用模数转换器(ADC)进行电压数据的转换。 (2)射频通信模块的设计：选用单片射频收发芯片nRF905，设计信号传输电路并独立完成软件的编写与调试，实现数据的可靠收发。 (4)低功耗设计：从硬件和软件两个方面对系统功耗进行了分析，通过中断唤醒，实现工作模式的切换，达到低功耗设计。 (5)应变测量上位机程序开发：通过VC的MSComm控件对单片机发射的串口数据进行接收和显示。 整个系统的基本目的在于监测信号并对信号进行分析，因此，得到准确的信号是系统正常工作的基础，本文详细介绍了传感器采集的前端放大滤波电路以及利用ADC574进行数据采集的方法。 本文讲述的系统具有一般性，其在结构健康监测的实际使用中效果良好，此外，本系统可经过稍微修改，应用于无线水表、无线电表、无线安防系统、无线开锁、家庭自动化和玩具等诸多领域。 最后对全文做了总结，并指出以后系统的发展前景和方向。 关键词 应变传感器/无线通信/低功耗 Reserch and Design of Wireless Strain Measurement System ABSTRACT With the recognition of structural safety and the development of monitoring and inspection technique, Structural health monitoring (SHM) has already become an important research direction in civil enginee