基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的礦下定位卡設計與實(shí)現

2．3 中斷程序設計
中斷服務(wù)程序是定位卡軟件的核心部分，它控制著(zhù)定位卡的無(wú)線(xiàn)信號強度信息的收集、發(fā)送和電池能量的低電壓檢測功能，其流程圖如圖4所示。

2．4 數據發(fā)送模塊設計
數據發(fā)送模塊是定位卡軟件的核心部分，它直接影響定位卡的性能和數據無(wú)線(xiàn)傳輸的準確性。發(fā)射模塊定時(shí)初始化的前提下，該模塊根據電池狀態(tài)和自身的標識號組織要發(fā)送的數據和校驗碼。如圖5所示。

3 非功能性需求設計
3．1 抗干擾設計
在煤礦井下密閉巷道中，定位卡受到干擾主要有對卡片本身的干擾和對卡片發(fā)送數據的干擾。其中，對卡片本身的干擾源主要來(lái)自于井下大功率的高壓變頻設備，這種設備產(chǎn)生強電磁場(chǎng)，使定位卡程序混亂，出現“死機”問(wèn)題。阻止這種干擾要從PCB設計考慮，芯片布局時(shí)使微處理器和發(fā)射模塊的數字引腳盡量靠近，并且用地線(xiàn)包圍來(lái)增加屏蔽效果。另一方面，降低功耗性能的指標，采用外部晶振和外部獨立的看門(mén)狗。
目前，最可能引入干擾的部分是數據在空間無(wú)線(xiàn)傳輸。數據在空間無(wú)線(xiàn)傳輸時(shí)，遇到強躁聲干擾，使有用信號衰減到無(wú)線(xiàn)AP接收靈敏度以下，出現漏卡。如果有用信號在強噪聲的干擾下，出現信號異常，這種異常信號恰好能被讀卡器接收，就出現多卡，強噪聲有兩種：一種是煤礦井下的高頻設備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。另一種是上班高峰時(shí)，多張卡片云集，形成多徑干擾，考慮到卡片差異性，弱信號在強信號的反射、折射等信號的干擾下失真。針對這兩種問(wèn)題從以下方面設計：
(1)選擇質(zhì)量好的電感L1，L2和L3，促進(jìn)匹配網(wǎng)絡(luò )與天線(xiàn)的和諧，盡量使發(fā)射的有用信號全部加載在天線(xiàn)上，增強空中有效信號的強度，提高信噪比，減少卡片在有效信號強度方面的差異。
(2)在通訊協(xié)議方面，由于異或校驗不滿(mǎn)足實(shí)際環(huán)境要求，在空間無(wú)線(xiàn)數據傳輸方面采用CRC校驗方式。
3．2 微低功耗的設計
微低功耗是定位卡的重要指標，它關(guān)系到定位卡使用壽命的長(cháng)短。對該指標的設計從以下3方面進(jìn)行：
(1)硬件方面，采用工作和待機時(shí)功耗消耗均比較低的模塊。
(2)軟件方面，采用間隔發(fā)送模式，間隔時(shí)間為1 s，設計使卡片工作時(shí)間遠小于掉電省電時(shí)間，實(shí)現發(fā)送時(shí)間盡量短，盡快進(jìn)入掉電模式。
(3)在欠壓指示方面，盡量減少電壓比較器的利用率，設計長(cháng)的檢測周期，本設計周期采用7．28 h。

4 結束語(yǔ)
定位卡是礦下定位系統的重要組成部分，為了得到高效、準確的定位信息，定位卡的軟硬件設計必須考慮多方面的因素。針對基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的礦下定位系統中定位卡設計的各個(gè)方面進(jìn)行了較為深入的探討，并通過(guò)在實(shí)際的礦井定位系統應用中出現的問(wèn)題，提出了若干解決非功能性需求的設計方法。