一種基于PSoC的無(wú)線靜載儀采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　近年來(lái)，我國(guó)工程建筑事業(yè)開展迅猛，城市高層建筑也隨之得到了前所未有的高速發(fā)展。樁基的成樁質(zhì)量與其實(shí)際承載力關(guān)系到整個(gè)高層建筑的設(shè)計(jì)和安危，因此對(duì)于高層建筑而言，樁基承載力檢測(cè)非常重要。我國(guó)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JCJ94－94）規(guī)定：對(duì)于一級(jí)建筑物以及缺乏可參照試樁資料的二級(jí)建筑物為確定單樁豎向極限承載力，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)。

　　現(xiàn)有的靜載檢測(cè)儀雖然做到了白動(dòng)化、智能化，但是都是基于有線連接方式的，并且所使用的8位MCS－51單片機(jī)功耗較大、功能較單一，數(shù)據(jù)盒與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)采用RS－232串口通信，無(wú)法適應(yīng)電子系統(tǒng)無(wú)線化、小型化、高效化、集成化、節(jié)能化的發(fā)展需求。并且新一代的PC機(jī)上的COM接口已逐浙消失，單獨(dú)設(shè)計(jì)USB轉(zhuǎn)RS－232會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩，開發(fā)帶有USBUART仿真串口的傳輸接口是當(dāng)今檢測(cè)儀器的發(fā)展需要。

　　PSoC的特點(diǎn)在于既具有8位微控制器的處理能力，又集成了多種可編程數(shù)字用戶模塊。值得一提的是，PSoC史無(wú)前例地集成了多種可編程模擬用戶模塊功能，將全數(shù)字式的微控制器設(shè)計(jì)與純粹的模擬設(shè)計(jì)相結(jié)合，是一種具有SoC的基本原理的、基于高度靈活且完全可編程混合信號(hào)的全新一代器件。

　　CyFi低功耗無(wú)線射頻技術(shù)開發(fā)簡(jiǎn)便、協(xié)議棧結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、可實(shí)現(xiàn)多信道跳變等特點(diǎn)，使其成為無(wú)線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的新生力量，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)、消費(fèi)電子、汽車家電、智能建筑等多種無(wú)線控制應(yīng)用中。

　　CY8C24894是Cypress公司推出的帶有M8C控制內(nèi)核的PSoC可編程片上系統(tǒng)，系統(tǒng)資源中帶有USBUART傳輸模塊。本文圍繞這款高性能、低功耗的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)無(wú)線采集系統(tǒng)。

　　1系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)原理

　　系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集部分與數(shù)據(jù)上傳部分。數(shù)據(jù)采集部分由5個(gè)子節(jié)點(diǎn)和1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)通過CyFi無(wú)線傳輸技術(shù)組成。其中，子節(jié)點(diǎn)又分為4個(gè)位移子節(jié)點(diǎn)和1個(gè)壓力子節(jié)點(diǎn)。子節(jié)點(diǎn)的核心控制單元是PSoC可編程片上系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接收傳感器數(shù)據(jù)并控制CyFi無(wú)線模塊發(fā)送。另外，位移傳感器采用數(shù)字容柵式MS50傳感器，輸出量為數(shù)字信號(hào)。壓力傳感器采用壓阻式壓力傳感器MPM480，輸出量為模擬信號(hào)，需進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

　　數(shù)據(jù)上傳部分由匯聚節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)通過USBUART傳輸技術(shù)組成，匯聚節(jié)點(diǎn)由基于PSoC可編程片上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)盒控制。數(shù)據(jù)盒通過CyFi無(wú)線模塊，收集到全部子節(jié)點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)?shù)玫缴衔粰C(jī)讀取數(shù)據(jù)命令后，通過USB接口模擬的串口將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

　　圖1 采集系統(tǒng)框圖