簡易數字控制遠距離無線同步觸發裝置的設計

刁子豪

成都市石室中學文廟校區2017級4班

簡易數字控制遠距離無線同步觸發裝置的設計

刁子豪

成都市石室中學文廟校區2017級4班

隨著我國社會經濟的快速發展，科學技術水平的日益進步，很多高新技術在城市建設發展中得以應用，本文研究了一種基于微處理器的數字控制無線同步觸發裝置，主要是應用在地質勘查中，經過該裝備可以觸發發射機發射，解決地質爆破隊震動信號的采集，從而實現無線同步觸發，值得現代很多工程的應用和推廣。

數字控制 無線同步 觸發裝置 微處理器

在以往的地質勘探中，經常采用人工地震法結合同軸電纜傳輸同步信號來了解和采集工程的地質情況、資源分布等信息，在這里面需要用到有線同步觸發裝置，這種裝置在市場上存在著諸多的缺陷，有些裝置需要GPS的同步對時技術，這些裝置體積比較大，而且費用比較高，算法復雜，增加了整個觸發裝置的成本，此外，還有一些裝置采用藍牙技術在進行發射和接收，穿透能力比較差，并且傳輸距離比較短，所以無論采用GPS同步對時技術還是藍牙技術都存在著不足，借此針對以上存在的通信距離短和成本高等問題，設計出了簡易數字控制遠距離無線同步觸發裝置，這種系統彌補了通信距離和成本方面的缺點，值得廣泛應用和推廣。

1 系統實現及結構框圖

對于簡易數字控制遠距離無線同步觸發裝置的設計，首先需要利用對講機的發射鏈接信號建立鏈路，將濾波分離出來，利用低頻鎖相芯片來選頻，通過微處理器來檢測鎖相芯片的電平變動情況，從而測出觸發信號，取出對講機的核心部分，利用MCU控制內部連接方式，改變其信號的工作模式，發射部分框圖如圖1所示，接收框圖如圖2所示。

圖1 系統發射部分框圖

圖2 系統接收部分框圖

2 系統軟硬件設計

2.1 發射站硬件電路設計

發射站電路設計主要有發射模式選擇電路，其利用自鎖開關，選擇發射或接收模式；發射模式控制電路，其采用對講機發射模塊，分析對講機內部結構，通過外部觸發信號，自動改變對講機的模式；發射信號產生電路，其經無源低通濾波器和隔直電容接入發射模塊進行發射。

2.2 接收站硬件電路設計

接收站硬件電路設計主要有接收端濾波電路，采用的是四階無源低通濾波，設置的理論截止頻率是 1.6 k Hz，為了提高無源濾波器的帶負載能力，使用的電阻采用的升序排列，而電容采用降序排列。對于分離3 kHz信號的這路，采用的是無源四階高通濾波器，理論設置的截止頻率為1.6 kHz，其中電容的設計依舊采用降序，電阻采用升序排列，以提高器帶負載能力，放大電路部分也是使用單電源反相放大。

500 Hz信號經過分離電路分離后，經過隔直電容進入低頻鎖相電路，調節R16，使得電路的鎖相頻率在500 Hz，這個時候用示波器觀察pin6腳，會有500 Hz的震蕩方波出現。此時當芯片沒有鎖定時，輸出電平為高電平，如果500 Hz信號進入后，NE567會鎖定并輸出低電平，此時鎖定燈亮；并且該pin腳鏈接微處理器STM32F103RCT6，如果微處理器STM32F103RCT6檢測到電平較低時，便判定通信鏈路的建立，并及時做出響應。500Hz鎖相電路如圖3所示。

圖3 500 Hz鎖相電路

3 KHz觸發電路設計都采用單電源供電，由3個比較器所組成，所使用的比較器是 LM339，如果分離后輸入的3 KHz正弦波幅度小于0.8 Vpp，pin14腳就會沒有電平跳動，一旦大于0.8 Vpp時，pin14則會有電平跳動，接到微處理器STM32F103RCT6的引腳，用于檢測觸發信號，如果檢測到觸發信號，接收端會發生響應。此外，因為LM339 作為一款集電極開路的比較器，其輸出端都需要加上拉電阻。

2.3 系統控制算法軟件的實現

軟件系統設計是整個裝置設計的重點和難點。本文采用uVision4 為開發平臺，進行軟件系統設計。系統軟件設計的思想是采用模塊化程序設計方法，主要包括計時模塊、發送模式模塊、接收模式模塊、觸發信號處理模塊以及信號產生模塊程序設計等。

3 結束語

綜上所述，簡易數字控制遠距離無線同步觸發裝置的設計有利于充分發揮其在工程中的作用，不僅結構簡單，而且成本較低，設計新穎，其選用對講機作為載體，在網絡沒有覆蓋的地方，對講機可以讓操作人輕松溝通，通過對講機解調，再通過微處理器檢測鎖相芯片的電平變化，準確的檢測出觸發信號，此外，在直線傳播（無障礙物）時，收發距離可以達到10千米。本文就系統實現及結構框圖進行了簡單的介紹，對系統軟硬件設計做了詳細的分析，希望通過本文能夠給相關工作者帶來幫助。

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