基于MEMS的振動(dòng)監測系統的設計
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2．3 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊
無(wú)線(xiàn)傳輸模塊可以使用GPRS模塊或CDMA模塊，應當根據監測地點(diǎn)的具體情況選擇。在本設計中采用Motorola公司的GPRS模塊G24L。G24L是一款高速的GSM／GPRS／EDGE模塊，具有2個(gè)物理UART和標準USB 2．0接口，可用于A(yíng)T命令和數據傳輸，系統默認的波特率是9600b／s。
設計中通過(guò)MSP430單片機初始化控制G24L的工作狀態(tài)，連接圖如圖4所示。MEMS傳感器監測到的振動(dòng)信號經(jīng)由MCU控制模塊采集，再通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊傳輸到上位機，當振動(dòng)值超過(guò)設定閾值時(shí)，發(fā)出報警信息。
2．4 電源模塊
由于本系統在野外工作，所以采用低功耗設計，使用鋰電池供電。同時(shí)設計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(cháng)電池的使用壽命。
3 系統軟件設計
3．1 單片機程序
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(fǎng)問(wèn)傳感器的地址并采集存儲器的數據，最后將數據包以一定的格式通過(guò)串口發(fā)送給上位機。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171692.htm
3．2 上位機軟件程序
設計所采用的通信協(xié)議為：一個(gè)數據包中10個(gè)字節，其中2位起始位，2位停止位，中間6位數據位，包含x軸、y軸、z軸3個(gè)方向的重力加速度信息。上位機的軟件流程圖如圖6所示。
4 測試結果
用VC++編程實(shí)現上位機控制，通過(guò)串口發(fā)送AT指令控制GPRS模塊的數據收發(fā)。
測試終端接收界面如圖7所示。
選取水平面坐標為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軸的標準值和其他2個(gè)方向值大小不一樣，但不影響獲取該方向的加速度振動(dòng)信息。水平面上移動(dòng)傳感器所處位置，x和y軸信息會(huì )相應變化，垂直移動(dòng)時(shí)，z軸會(huì )有相應變化。
測試過(guò)程中，如果沒(méi)有振動(dòng)，傳感器讀取的數據是固定的，通過(guò)通信協(xié)議由串口接收的原始數據為：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，中間是數據位8 3 8 3 6 3(8 3為x方向接收的數據，8 3為y方向接收的數據，6 3為z方向接收的數據)，76為校驗和。所以上位機可以收到6個(gè)固定的十六進(jìn)制數據。當水平移動(dòng)傳感器位置，x，y方向會(huì )有相應的變化，變化量大于設定閾值時(shí)就會(huì )報警。
測試過(guò)程中發(fā)現，如果采取的校驗方式不好，虛警概率很大，這主要和G24L無(wú)線(xiàn)模塊抗干擾性有關(guān)。后經(jīng)過(guò)多次比較校驗方式，最后得到的結果基本無(wú)虛警，達到要求。
5 結語(yǔ)
該系統利用MSP430單片機實(shí)時(shí)采集兩個(gè)雙軸加速度傳感器構成的三分量振動(dòng)信息，并通過(guò)GRPS無(wú)線(xiàn)傳輸模塊傳給上位機，從而實(shí)現對手機基站信號覆蓋區域內的振動(dòng)監測。如果采用高精度三分量MEMS加速度傳感器，對該系統可稍加修改后還可以用于石油物探等領(lǐng)域。
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