简易数字控制远距离无线同步触发装置的设计

刁子豪

成都市石室中学文庙校区2017级4班

简易数字控制远距离无线同步触发装置的设计

刁子豪

成都市石室中学文庙校区2017级4班

随着我国社会经济的快速发展，科学技术水平的日益进步，很多高新技术在城市建设发展中得以应用，本文研究了一种基于微处理器的数字控制无线同步触发装置，主要是应用在地质勘查中，经过该装备可以触发发射机发射，解决地质爆破队震动信号的采集，从而实现无线同步触发，值得现代很多工程的应用和推广。

数字控制 无线同步 触发装置 微处理器

在以往的地质勘探中，经常采用人工地震法结合同轴电缆传输同步信号来了解和采集工程的地质情况、资源分布等信息，在这里面需要用到有线同步触发装置，这种装置在市场上存在着诸多的缺陷，有些装置需要GPS的同步对时技术，这些装置体积比较大，而且费用比较高，算法复杂，增加了整个触发装置的成本，此外，还有一些装置采用蓝牙技术在进行发射和接收，穿透能力比较差，并且传输距离比较短，所以无论采用GPS同步对时技术还是蓝牙技术都存在着不足，借此针对以上存在的通信距离短和成本高等问题，设计出了简易数字控制远距离无线同步触发装置，这种系统弥补了通信距离和成本方面的缺点，值得广泛应用和推广。

1 系统实现及结构框图

对于简易数字控制远距离无线同步触发装置的设计，首先需要利用对讲机的发射链接信号建立链路，将滤波分离出来，利用低频锁相芯片来选频，通过微处理器来检测锁相芯片的电平变动情况，从而测出触发信号，取出对讲机的核心部分，利用MCU控制内部连接方式，改变其信号的工作模式，发射部分框图如图1所示，接收框图如图2所示。

图1 系统发射部分框图

图2 系统接收部分框图

2 系统软硬件设计

2.1 发射站硬件电路设计

发射站电路设计主要有发射模式选择电路，其利用自锁开关，选择发射或接收模式；发射模式控制电路，其采用对讲机发射模块，分析对讲机内部结构，通过外部触发信号，自动改变对讲机的模式；发射信号产生电路，其经无源低通滤波器和隔直电容接入发射模块进行发射。

2.2 接收站硬件电路设计

接收站硬件电路设计主要有接收端滤波电路，采用的是四阶无源低通滤波，设置的理论截止频率是 1.6 k Hz，为了提高无源滤波器的带负载能力，使用的电阻采用的升序排列，而电容采用降序排列。对于分离3 kHz信号的这路，采用的是无源四阶高通滤波器，理论设置的截止频率为1.6 kHz，其中电容的设计依旧采用降序，电阻采用升序排列，以提高器带负载能力，放大电路部分也是使用单电源反相放大。

500 Hz信号经过分离电路分离后，经过隔直电容进入低频锁相电路，调节R16，使得电路的锁相频率在500 Hz，这个时候用示波器观察pin6脚，会有500 Hz的震荡方波出现。此时当芯片没有锁定时，输出电平为高电平，如果500 Hz信号进入后，NE567会锁定并输出低电平，此时锁定灯亮；并且该pin脚链接微处理器STM32F103RCT6，如果微处理器STM32F103RCT6检测到电平较低时，便判定通信链路的建立，并及时做出响应。500Hz锁相电路如图3所示。

图3 500 Hz锁相电路

3 KHz触发电路设计都采用单电源供电，由3个比较器所组成，所使用的比较器是 LM339，如果分离后输入的3 KHz正弦波幅度小于0.8 Vpp，pin14脚就会没有电平跳动，一旦大于0.8 Vpp时，pin14则会有电平跳动，接到微处理器STM32F103RCT6的引脚，用于检测触发信号，如果检测到触发信号，接收端会发生响应。此外，因为LM339 作为一款集电极开路的比较器，其输出端都需要加上拉电阻。

2.3 系统控制算法软件的实现

软件系统设计是整个装置设计的重点和难点。本文采用uVision4 为开发平台，进行软件系统设计。系统软件设计的思想是采用模块化程序设计方法，主要包括计时模块、发送模式模块、接收模式模块、触发信号处理模块以及信号产生模块程序设计等。

3 结束语

综上所述，简易数字控制远距离无线同步触发装置的设计有利于充分发挥其在工程中的作用，不仅结构简单，而且成本较低，设计新颖，其选用对讲机作为载体，在网络没有覆盖的地方，对讲机可以让操作人轻松沟通，通过对讲机解调，再通过微处理器检测锁相芯片的电平变化，准确的检测出触发信号，此外，在直线传播（无障碍物）时，收发距离可以达到10千米。本文就系统实现及结构框图进行了简单的介绍，对系统软硬件设计做了详细的分析，希望通过本文能够给相关工作者带来帮助。

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