基于MSP430和LcoRE6的無(wú)線(xiàn)輻射監控系統設計

摘要：介紹了一種利用高性能MSP430單片機和LcoRE6系列OEM無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊構成的無(wú)線(xiàn)輻射監控系統設計方法，對其中的主從機架構、無(wú)線(xiàn)通信方式和系統運行流程等進(jìn)行了探討。該系統具有成本低、可靠性好以及便于實(shí)際工程實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，可快速構成由點(diǎn)及面的分布式區域輻射監控系統。
關(guān)鍵詞：MSP430；LcoRE6；IPORT；無(wú)線(xiàn)監控

目前，在冶金、石油等企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中普遍使用大量放射源，由于部分放射源活度較大，有可能對作業(yè)人員造成傷害，因此必須對射源周邊的輻射劑量進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的監控。此外，礦廠(chǎng)的作業(yè)現場(chǎng)環(huán)境一般比較惡劣且廠(chǎng)區面積較大，所以有線(xiàn)方式監控不能滿(mǎn)足現實(shí)要求，而無(wú)線(xiàn)輻射監控系統則可以很好的進(jìn)行無(wú)縫式區域輻射監控。

1 系統總體方案設計
系統采用模塊化設計思想，主要包括高壓電路、MSP430F149微處理器、IPORT以太網(wǎng)轉串口模塊、LcoRE6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、上位機監控等部分組成?？傮w框圖如圖1所示。

GM計數管是探測輻射射線(xiàn)的常見(jiàn)元件，其管內充以惰性氣體和少量有機氣體。工作時(shí)，兩極間加上適當的直流高壓，射線(xiàn)粒子射入管內使氣體電離，電子運動(dòng)的過(guò)程中，受到強電場(chǎng)的加速，與許多分子碰撞電離產(chǎn)生大量電子，它們聚集后在外電路中形成可以計數的電壓脈沖。
系統的整體工作原理是：探頭部分的高壓電路產(chǎn)生450v左右的直流高壓，使得GM計數管在輻射射線(xiàn)的作用下產(chǎn)生脈沖信號。脈沖信號被送入MSP430F149微處理器的計數口進(jìn)行計數，經(jīng)過(guò)數學(xué)轉換得出輻射劑量值并通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將數據發(fā)送到主機。主機的LcoRE6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收到探頭無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的輻射劑量值，經(jīng)過(guò)處理器處理后在LCD液晶上顯示出來(lái)，數據同時(shí)由IPORT以太網(wǎng)轉串口模塊通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)發(fā)送到上位機監控端。上位機除了查詢(xún)顯示劑量值外，還可以設置相應探頭的報警閾值以及分布式探頭編號的增加和刪除。從而實(shí)現直觀(guān)的人機交互監控。

2 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊設計
系統采用夏瑞科技公司的LcoRE6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊。該模塊具有體積小、超低功耗、發(fā)射距離較遠(300米內)、工作于免許可證頻段、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)?？奢p松實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、廣播和Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò )等組網(wǎng)方式。
模塊獨有的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為重要數據的傳輸提供了快速、可靠的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，使用戶(hù)可以建立完全自適應和可升級、可擴展的應用系統。Ad-Hoc路由協(xié)議是專(zhuān)為多跳的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )而設計的，網(wǎng)絡(luò )中數百個(gè)傳感器節點(diǎn)可以實(shí)時(shí)與控制中心進(jìn)行數據通信。網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)都可以為網(wǎng)絡(luò )中的其它節點(diǎn)轉發(fā)數據，接收到損壞的數據包時(shí)節點(diǎn)可以進(jìn)行檢測并丟棄錯誤的數據包。