微电子与微机械（MEMS）技能的开展，使现代传感器规划向微型化、智能化、集成化、微低功耗方向开展。MEMS技能突破了传统传感器规划受质量、体积、功耗等技能瓶颈的捆绑，在各丈量范畴有着十分广泛的使用。而跟着无线技能的开展，传感器技能与无线技能结合得越来越严密，使用无线技能开发信号收集无线传输模块可以战胜有线传输的坏处。
本文结合三轴线性MEMS惯性传感器LIS331DL和单片无线收发器nRF905构建加速度丈量无线传输体系，防止因选用传输导线所带来的晦气影响和使用上的不方便。该体系的特点是集电源、加速度传感器、微控器、射频收发器于一体，体积小、功耗低，可以完结对运动物体三维方向上加速度的丈量。所规划的体系设备可以十分方便地固定于运动物体上，特别合适近距杂乱环境中对运动物体加速度的丈量。
1 体系组成和作业原理
体系整体构成如图1所示。体系分为主、从机两部分。从机担任丈量运动物体的加速度并经过射频传输办法发射丈量数据；主机担任接纳从机发射的数据，对数据进行实时显现，并将数据成果经过RS 232串口保存到PC机中以供剖析。
体系选用电池供电，在非作业办法下处于待机办法，经过操控按键完结作业办法和待机办法的切换以进一步节约功耗，确保电池长期作业。
2 硬件规划
硬件规划首要包含传感器与微控器外围衔接电路规划、射频收发器与微控器外围衔接电路规划等。
2．1 微操控器
经比照选用高速C8051F310单片机作为体系的微控器。C8051F310是彻底集成的混合信号片上体系型MCU芯片，具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的真实独立作业的片上体系，片内外设丰厚。
2．2 LIS331DL传感器电路规划
LIS331DL是ST纳米运动传感器宗族中具有最小封装（LGA16封装，3 mm×3 mm×1 mm）、最低功耗（小于1 mW）的三轴线性加速度传感器。
逻辑框图如图2所示。LIS331DL内部有按相互笔直联系放置的三个灵敏质量块。当有外界加速度作用时，灵敏质量块会违背其平衡位置一段位移，外界加速度越大位移就越大。因为灵敏质量块坐落两个电极组成的电容之间，质量块位移的改变会引起电容电极两头电荷量的改变，电荷量的改变经电容／电压变换器转化为电压的改变，A／D转换器将模仿电压值转换为二进制数字值，从I2C／SPI串行接口的三个输出轴以二进制补码的办法输出。该芯片可以丈量运动物体在三维空间的线加速度，三个输出轴上加速度的矢量和即为运动物体的加速度。
该芯片具有规范的I2C／SPI串行总线接口，内置嵌入式功用，为用户供给动态可编程设置的两个量程±2g／±8g以习惯不同的使用场合，数据输出速率可编程挑选为100 Hz／400 Hz以习惯不同外设的速率要求。当外界加速度值超越三个输出轴中至少一个轴的可编程加速度阈值时，芯片可被装备用以发生惯性唤醒／自由落体中止信号。 LIS331DL可以承受10 000g的加速度冲击而仍然坚持功用不变。
LIS331DL与C8051F310的电路衔接如图3所示。C8051F310内部有一个规范的SPI串行接口，经过交叉开关将C8051F310（主机）的四线制SPI外部引脚装备在P0．0（总线时钟SCK）、P0．1（主人从出MISO）、P0．2（主出从入）和P0．3（从机SPI片选CS）这四个引脚上，LIS331DL作为SPI总线的从机，主机和从机经过SPI总线进行数据传输，总线时钟由主机决议。从机的两个中止标志输出引脚接到主机的 P0．6和P0．7，主机内的交叉开关将两个外部中止标志输入引脚装备在P0．6和P0．7，它们衔接到从机的两个中止标志输出9号和11号引脚，这样可以进行LIS331DL功用的扩展（自由落体中止检测，内部唤醒等）。
2．3 nRF905单片机无线收发器电路规划
本丈量体系中选用nRF905射频芯片作为射频收发器。nRF905选用Nordic公司的VLSI ShockBurst技能。ShockBurst技能使nRF905可以供给高速的数据传输而无需贵重的高速MCU来进行数据处理／时钟掩盖。经过将与 RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905供给给微控器一个SPI接口，速率由微控器设定的接口速率决议。nRF905经过 ShockBurst作业办法在RF以最大速率进行衔接时下降数字使用部分的速率来下降在使用中的均匀电流耗费。
nRF905与C8051F310的电路衔接如图4所示。C8051F310的SPI同步串行口已作为与LIS331DL的通讯接口，为充分使用C8051F310的引脚资源，取C8051F310的P1．0，P1．1，P1．2和P1．3四个IO口组成一个模仿SPI串口与nRF905的 SPI口相衔接，数据选用单字节逐次移位的办法进行传输。
C8051F31O作为SPI主机，nRF905作为从机。主机在P1．0引脚供给主机模仿SPI时钟，P1．1引脚作为主机模仿MISO 线，P1．2引脚作为主机模仿MOSI线，P1．3引脚作为从机SPI片选线。主机经过此模仿SPI串行口在装备办法下对从机相关寄存器进行装备；在RF 发射和承受办法下进行发射数据的传送和接纳数据的读取。nRF905的作业状况接口由CD，AM和DR组成；作业办法操控引脚由PWR，TRX和TX组成，C8051F310经过P1．4，P1．5和P1．6来设置nRF905的作业办法，详细办法设置如表1所示。
进入ShockBurst RX办法650μs后，nRF905不断检测，等候接纳数据。当检测到同一频段的载波时，载波检测引脚CD被置高，当接纳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纳结束，nRF905主动移去字头、地址和CRC校验位，然后将DR引脚置高，告诉MCU读取数据，数据读取结束DR 引脚置低。
当有数据要发送时，MCU按时序将接纳机的地址和要发送的数据传送给nRF905，SPI接口速率在通讯协议和器材装备时确认。进入Shock Burst TX办法650us后，射频寄存器主动敞开，进行数据打包（加字头和CRC校验码），发射数据包。当数据发射完结，DR引脚置高告诉MCU数据已成功发送。
3 软件规划
软件选用结构化程序规划办法，由主程序和各使命子程序组成。体系上电后，C8051F310完结对本身、LIS331DL传感器和射频收发器nRF905的初始化设，依据键值电平凹凸来决议是否进入作业状况。
在从机进入作业状况后，C8051F310经过SPI同步串行口读取LIS331DL传感器X，Y和Z轴寄存器的值，依据三个数值求出加速度值，然后将该数值连同主机地址一同经过模仿SPI口传给nRF905，由其主动完结数据的发送；主机进入作业状况后不断检测有用载波，当带着有用数据的载波呈现后，nRF905主动完结去除数据包中的地址、CRC校验位和加速度数据的提取操作，此操作完结后告诉C8051F310读取数据直至数据读取结束，C8051F310将数据先在LCD1602液晶显现器中进行显现，然后经过RS232将数据保存到PC机，体系程序流程如图5所示。
4 体系调试
在旋转实验台上进行体系的测验。实验计划为：从机固定在距旋转台中心必定间隔处，经过调整转台的转速来取得不同的法向加速度，从机对法向加速度进行丈量，丈量成果以射频办法传给主机进行显现和保存。该体系在实验中运转牢靠，丈量成果准确性高，因为选用数字式射频传输办法使数据传输误码率极低。
5 定论
选用无线数字传输办法防止了传输导线的内阻和杂散分布%&&&&&%、环境温度、电磁搅扰等影响，特别合适于杂乱环境下运动物体加速度的丈量，这一特点是有线传输办法所无法比拟的。
