基于stm32的多通道槳力無線同步傳輸系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無線同步傳輸系統，尤其是一種用于皮劃艇的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統。
【背景技術】
[0002]數字體育是數字技術與傳統體育相結合的產物，是IT、通信、互聯網技術手段，數字游戲和數字媒體形式，同體育鍛煉、競技健身、互動娛樂的完美結合。目前，國外發達國家普遍利用數字體育提升運動員的各項素質，由傳感器采集的動作信號，通過計算機軟件分析，進而糾正使其達到最佳水平。
[0003]皮劃艇是一項運動項目，1924年作為表演項目進入奧運會，1936年，皮劃艇成為奧運會正式比賽項目。皮劃艇靜水項目也是是奧運會的金牌大項目之一。皮劃艇最重要的階段是拉槳乏力，運動員發力時，力量由手臂傳遞到槳葉上，推動皮劃艇前進。在訓練過程中，常常需要采集皮劃艇的劃槳的端部的槳拉力和槳扭力，根據數據進行有針對性地調整運動員的對劃槳的控制力量和角度。采集數據時，需要在劃槳的槳端部設置傳感器，然后由傳感器將采集的數據發送至皮劃艇上設置的信息采集盒，由信息采集盒對采集的數據進行存儲、繪制波形并進行分析等工作。目前，在多人皮劃艇項目中，采用的有線通信方式，即槳端的傳感器與信息采集盒之間通過有線方式連接。這種有線通信方式，需要單獨設置通信數據線。由于劃槳在高速往復運動，劃槳頻率有時會達到每分鐘100?130次。這種高速往復運動的情況下，數據線隨劃槳在水中運動時，會對劃槳的端部的運動有些影響，采集數據的精確度也會有偏差。而且高速運動有時牽拉數據線，一旦數據線脫落或拉斷，就導致采集系統失效，采集系統的可靠性較差。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統，以解決現有皮劃艇漿端采用有線通信精確度較低、可靠性較差的冋題。
[0005]本實用新型為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006]基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統，其結構特點是，包括多個漿端采集裝置、一個信息采集盒；所述漿端采集裝置設置于皮劃艇的每個劃槳的端部，用于采集漿拉力和槳扭力；所述信息采集盒設置于皮劃艇上，用于對漿拉力和槳扭力進行處理后發給上位機，由上位機對漿拉力和槳扭力數據進行存儲并繪制波形圖和顯示；所述漿端采集裝置和所述信息采集盒之間通過無線通信的方式交換數據。
[0007]本實用新型的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統的結構特點也在于:
[0008]所述漿端采集裝置包括漿拉力傳感器、槳扭力傳感器、蓄電池B1、線性穩壓器、運算放大器U1、運算放大器U2、數控電位器、差分放大器、漿端無線通信模塊和漿端微控制器；
[0009]所述蓄電池BI用于為線性穩壓器提供電源，所述線性穩壓器將蓄電池BI輸出的電壓轉換為3.3V直流輸出，為漿端采集裝置供電；所述漿拉力傳感器和槳扭力傳感器均與所述差分放大器相連接，用于將漿拉力和槳扭力數據傳輸給差分放大器，所述差分放大器通過運算放大器U2與所述漿端微控制器相連接，將漿拉力和槳扭力數據傳輸給漿端微控制器；
[0010]所述漿端微控制器的數字控制輸出端還依次通過所述數控電位器和運算放大器Ul與所述運算放大器Ul相連接；
[0011 ] 所述漿端無線通信模塊與所述漿端微控制器相連接，用于將漿端微控制器所獲得的漿拉力和槳扭力通過所述漿端無線通信模塊無線發送給信息采集盒。
[0012]所述?目息米集盒包括?目息米集盒無線通?目模塊、?目息米集盒微控制器、USB-UART橋接器、蓄電池Β2和穩壓芯片；
[0013]所述蓄電池Β2用于為穩壓芯片提供電源，所述穩壓芯片將蓄電池Β2輸出的電壓轉換為3.3V直流輸出，為信息采集盒供電；
[0014]所述信息采集盒無線通信模塊與所述信息采集盒微控制器相連接，用于將漿端無線通信模塊所發送的漿拉力和槳扭力發送給信息采集盒微控制器，由信息采集盒微控制器對漿拉力和槳扭力進行處理后發給上位機；信息采集盒微控制器與所述USB-UART橋接器相連接，用于通過USB-UART橋接器和USB數據線連接上位機。
[0015]與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:
[0016]本實用新型的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統，包括多個漿端采集裝置、一個信息采集盒；所述漿端采集裝置設置于皮劃艇的每個劃槳的端部，用于采集漿拉力和槳扭力；所述信息采集盒設置于皮劃艇上，用于對漿拉力和槳扭力進行處理后發給上位機。
[0017]工作時，漿端采集裝置作為發送端，信息采集盒作為接收端。發送端基于低功耗控制器STM32L151C8T6，通過內置的12位AD轉換器實時采集經低功耗信號調理電路處理的槳力信號，并由NRF24L01+無線模塊發送到接收端；接收端40ms廣播一次，并無線接收發送端發送的數據，最后通過USB傳輸到PC機，PC上基于VB開發的上位機實時顯示8通道波形；系統發送端軟硬件為低功耗設計，通過紐扣電池供電，測試結果表明，方案切實可行，這一方法可用于多通道工業無線數據采集系統，具有非常好的實用性。由于通過無線傳輸的方案進行數據傳輸，解決了現有皮劃艇漿端采用有線通信精確度較低、可靠性較差的問題。
[0018]本實用新型的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統，具有可現有皮劃艇漿端采用有線通信精確度較低、可靠性較差的問題、功耗低、可提高訓練效果等優點。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所提出的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統的結構框圖。
[0020]圖2為本實用新型所提出的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統的漿端采集裝置的結構框圖。
[0021]圖3為本實用新型所提出的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統的信息采集盒的結構框圖。
[0022]以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0023]參見附圖1-圖3，本實用新型的基于STM32的多通道槳力無線同步傳輸系統，包括多個漿端采集裝置、一個信息采集盒；所述漿端采集裝置設置于皮劃艇的每個劃槳的端部，用于采集漿拉力和槳扭力；所述信息采集盒設置于皮劃艇上，用于對漿拉力和槳扭力進行處理后發給上位機，由上位機對漿拉力和槳扭力數據進行存儲并繪制波形圖和顯示；所述漿端采集裝置和所述信息采集盒之間通過無線通信的方式交換數據。
[0024]所述漿端采集裝置包括漿拉力傳感器、槳扭力傳感器、蓄電池B1、線性穩壓器、運算放大器U1、運算放大器U2、數控電位器、差分放大器、漿端無線通信模塊和漿端微控制器;
[0025]所述蓄電池BI用于為線性穩壓器提供電源，所述線性穩壓器將蓄電池BI輸出的電壓轉換為3.3V直流輸出，為漿端采集裝置供電；所述漿拉力傳感器和槳扭力傳感器均與所述差分放大器相連接，用于將漿拉力和槳扭力數據傳輸給差分放大器，所述差分放大器通過運算放大器U2與所述漿端微控制器相連接，將漿拉力和槳扭力數據傳輸給漿端微控制器；
[0026]所述漿端微控制器的數字控制輸出端還依次通過所述數控電位器和運算放大器Ul與所述運算放大器Ul相連接；
[0027]所述漿端無線通信模塊與所述漿端微控制器相連接，用于將漿端微控制器所獲得的漿拉力和槳扭力通過所述漿端無線通信模塊無線發送給信息采集盒。
[0028]圖2是漿端采集裝置的框圖，系統固定在皮劃艇的槳柄上，采用210mAH容量、3.6V電壓的紐扣鋰電池LIR2477，通過低功耗LDO (低壓差)電源管理芯片TPS76333產生3.3V電壓，差分放大器AD623負責將位于槳上的槳拉力和扭力傳感器采集的差分信號轉為單端信號，后經低功耗CMOS放大器0P496偏置、放大、濾波，由STM32L151的12位AD轉換器采集，最后通過nRF24L01+無線模塊發送到信息采集盒，電路偏置電壓可由接收端的PC軟件調整，從而將傳感器信號放大到AD轉換器所需的O?3.3V電壓區間內，提高了精度，減小了誤差。
[0029]蓄電池BI采用鋰電池LIR2477。LIR2477具有以下幾個特點:(I)采用特殊的封口設計和密封技術，精選高能電池專用材料，有優越的防漏性能；(2)電壓穩定，電容量充足，耐低溫，耐沖擊；(3)震動貯存期和使用壽命長；(4)外觀光亮整潔，體積小，重量輕，不腐蝕生銹。
[0030]線性穩壓器采用低功耗的150mA低壓降線性穩壓器TPS76333。TPS76333低電壓、低功耗、熱保護和過流保護的特點，小型化包裝，其穩壓保持在3.3V。
[0031]運算放大器采用0P496，額定溫度范圍為-40°C至+125°C，具有低功耗、低失調電壓、高開環增益和單位增益穩定等特點。
[0032]數控電位器采用雙數字電位器X93256，具有功耗低、可靠性高、小封裝等優點。
[0033]差分放大器為AD623，是一個集成單電源儀表放大器，它能在單電源(+3V到+12V)下提供滿電源幅度的輸出。它允許使用單個增益設置電阻進行增益編程，以得到更好的靈活性。符合8引腳的工業標準配置。在無外接電阻條件下，AD623被設置為單增益(G =l)o在外接電阻后，AD623可編程設置增益，增益最高可達1000倍。AD623通過提供極好的隨增益增大而增大的交流共模抑制比(AC CMRR)而保持最小的誤差。線路噪聲及諧波將由于CMRR在高達200HZ時仍保持恒定。它有較寬的共模輸入范圍，可以放大具有低于地電平150mv共模電壓信號。它在雙電源(2.5至6V)仍能提供優良性能。低功耗，寬電源電壓范圍，滿電源幅度輸出，使AD623成為電池供電的理想選擇。在低電源電壓下工作時，滿電源幅度輸出級使動態范圍達最大。它可以取代分立的儀表放大器設計，且在最小的空間提供很好的線性度，溫度穩定性