基于MEMS惯性传感器的加速度测量无线传输系统设计

F31O作为SPI主机，nRF905作为从机。主机在P1．0引脚提供主机模拟SPI时钟，P1．1引脚作为主机模拟MISO 线，P1．2引脚作为主机模拟MOSI线，P1．3引脚作为从机SPI片选线。主机通过此模拟SPI串行口在配置模式下对从机相关寄存器进行配置；在RF 发射和接受模式下进行发射数据的传送和接收数据的读龋nRF905的工作状态接口由CD，AM和DR组成；工作模式控制引脚由PWR，TRX和TX组成，C8051F310通过P1．4，P1．5和P1．6来设置nRF905的工作模式，具体模式设置如表1所示。

　　进入ShockBurst RX模式650μs后，nRF905不断检测，等待接收数据。当检测到同一频段的载波时，载波检测引脚CD被置高，当接收到一个相匹配的地址，地址检测引脚AM被置高，当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后将DR引脚置高，通知MCU读取数据，数据读取完毕DR 引脚置低。

　　当有数据要发送时，MCU按时序将接收机的地址和要发送的数据传送给nRF905，SPI接口速率在通信协议和器件配置时确定。进入Shock Burst TX模式650us后，射频寄存器自动开启，进行数据打包（加字头和CRC校验码），发射数据包。当数据发射完成，DR引脚置高通知MCU数据已成功发送。

　　3 软件设计

　　软件采用结构化程序设计方法，由主程序和各任务子程序组成。系统上电后，C8051F310完成对自身、LIS331DL传感器和射频收发器nRF905的初始化设，根据键值电平高低来决定是否进入工作状态。

　　在从机进入工作状态后，C8051F310通过SPI同步串行口读取LIS331DL传感器X，Y和Z轴寄存器的值，根据三个数值求出加速度值，然后将该数值连同主机地址一起通过模拟SPI口传给nRF905，由其自动完成数据的发送；主机进入工作状态后不断检测有效载波，当携带有效数据的载波出现后，nRF905自动完成去除数据包中的地址、CRC校验位和加速度数据的提取操作，此操作完成后通知C8051F310读取数据直至数据读取完毕，C8051F310将数据先在LCD1602液晶显示器中进行显示，然后通过RS232将数据保存到PC机，系统程序流程如图5所示。

　　4 系统调试

　　在旋转试验台上进行系统的测试。试验方案为：从机固定在距旋转台中心一定距离处，通过调整转台的转速来获得不同的法向加速度，从机对法向加速度进行测量，测量结果以射频方式传给主机进行显示和保存。该系统在试验中运行可靠，测量结果准确性高，由于采用数字式射频传输方式使数据传输误码率极低。

　　5 结论

　　采用无线数字传输方式避免了传输导线的内阻和杂散分布电容、环境温度、电磁干扰等影响，尤其适合于复杂环境下运动物体加速度的测量，这一特点是有线传输方式所无法比拟的。