电子产品世界

2.1.3 无线通信模块nRF24L01[3]　　

无线通信部分采用单片射频收发芯片，其工作频段为世界通用的ISM频段（2.4～2.5 GHz），是一款真正的GFSK单收发芯片。内置链路层，具有自动应答及自动重发功能，支持地址及CRC检验功能。它具有极低的电流消耗，掉电和待机模式下电流消耗更低；数据传输速率最高可达2 Mbps，内置标准的SPI接口可与MCU进行数据传输，速率最高可达8 Mbps；可工作在125个可选频道，在接收模式下，可同时接收工作在同一频道的6个数据通道的数据，相互通信的收发器的数据通道设置为同一个地址。　　

通过对nRF24L01内部寄存器的读/写来控制其工作状态的转换及数据的收发，当收发器数据接收/发送完成或者出现异常时，IRQ引脚产生中断信号，低电平有效，对STATUS寄存器相应位写“1”，清除中断标志。无线通信模块硬件连接如图3所示。

2.2 终端监控装置硬件设计　　

终端监控装置采用ATmega128单片机，主要接收控制端发送的命令数据，并将采集的数据进行处理发送给控制端，完成病人呼叫、液面监测、对点滴速度的检测与控制，以及声音报警等功能。

2.2.1 点滴速度控制模块　　

点滴速度控制电路采用专用的步进电机控制芯片L297、双全桥步进电机驱动芯片L298。L297内部的PWM斩波器电路在开关模式下可产生PWM波，控制电机绕组中的电流，从而控制电机的精确转动；它产生的4相控制信号可用于控制两相双极性和四相单极性步进电机。L298内含HBridge高电压、大电流双全桥式驱动器，4路驱动电路可驱动46 V、2 A以下的两相或四相步进电机，可实现步进电机的正反转。通过精确控制电机的正反转来控制点滴装置的流速夹滚轴的滑动，以达到控制点滴滴落速度的目的。硬件连接图如图4所示。

图3 无线模块硬件图

图4 点滴速度控制电路图

2.2.2 点滴速度和液位检测模块　　

利用红外对管发射方法测量点滴速度。点滴检测电路包括红外发射、接收、脉冲整形3部分，硬件原理图如图5所示。ST1150是单光速直射式红外光电传感器，光缝宽度为1.5 mm,光轴中心为2.5 mm，红外检测面积较小。当无液滴通过时，接收管（ST1150内部的三极管）导通，Vin为低电平；当有液滴通过时，接收管截止，Vin处产生高电平脉冲，经过斯密特触发器整形后在Vout处产生一串规则的方波脉冲，并送至ATmega128进行处理。

图5 点滴速度检测电路　　

液位检测则采用反射式红外传感器，电路检测原理电路和点滴速度检测电路类似。ST198是采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的反射式光电传感器，采用非接触检测方式，检测距离为2～10 mm时可用。当液位低于设定值时，接收管接收到的是电平信号，经过反相器倒相后送至单片机，触发中断。当红外对射管为ST1150时用于点滴速度检测，为ST198时用于液位检测。

3 系统软件结构

（1） 数据帧结构　　

定义一个通信数据帧结构来管理控制端与设备间的通信，通过对数据帧的解析，主/从设备可以高效率地完成数据处理。按照通信传输的先后顺序，数据帧的格式为：命令（1字节）+设备ID（1字节）+事件类型（1字节）+数据域长度（1字节）+数据域（n字节）+校验和（2字节）。

（2） μC/OSII的移植　　

μC/OSII是一种开源、结构可裁剪的可剥夺实时内核的RTOS，其大部分代码都是C语言，可移植性较强，已在多种系列的CPU上进行了移植。AVR Studio 5内部集成了Software Framework软件包，包含Atmel MCU接口驱动函数，在AVR Studio 5环境下，移植μC/OSII到AT32UC3A0512 MCU上，需要在Micrium官方移植实例中进行以下修改：

① 修改exception.S文件中的内容，修改如下：

_handle_Supervisor_Call:

lddpcpc,__OSCtxSw

__OSCtxSw:.

longOSCtxSw

② 修改cpu.h内容如下：

#define CPU_CRITICAL_ENTER() 　　

{cpu_sr = CPU_SR_Save();}

#define CPU_CRITICAL_EXIT()

{CPU_SR_Restore(cpu_sr);}

#define CPU_SR_Save()cpu_irq_save()

#define CPU_SR_Restore(cpu_sr)

cpu_irq_restore(cpu_sr)

关键词： Atmel AVR32 监控系统