无线通讯辐射测试系统的设计范文

探测模块与控制器的无线收发模块采用夏瑞科技的LcoRE6系列OEM无线收发模块，它是体积小、重量轻、近距离的嵌入式射频模块。LcoRE6系列OEM无线收发模块便于集成，可以很好地实现点对多的方式(一个master对应多个slave)，设置时只需将AT命令通过串口传送至LcoRE6集成芯片当中即可。无线模块与单片机的连接电路简单，可以直接将无线模块的数据传送口与单片机的串口相连接。由于仪器持续工作，故不需要休眠模式。原理图如图3所示。

控制器

控制器由220V交流电输入，经过滤波、AC-DC电源芯片稳压至12V，使得控制器可以扩展更多模块。由于LcoRE6在大功率情况下会将电压拉低，故将12V直流电压分成两路，分别经LT1767EMS8稳压至3.3V，一路给STM32F103供电，一路单独给无线模块供电。硬件结构框图如图4所示。芯片STM32系列是ST(意法半导体)公司近年来推出的一款基于Cortex-M3核心的ARM芯片。STM32芯片功能强大，最快可达到72MHz工作频率，它具有265k的闪存程序存储器，48k的SRAM，12通道DMA控制器，多达112个快速I/O端口和多达13个通信接口。通信接口包括一个SDIO接口。控制器通过大量的复合I/O端口实现各个部件的控制，并且扩展一个SD卡，将每个探测器发送的有效数据存入。每天的数据保存为一个TXT文档，方便存贮大量的数据和调用历史数据。SD卡连接原理图如图5所示。

软件设计

1探测模块软件设计

探测模块主程序采用循环的方式不断调用各模块，实现探测模块测量、数据处理、数据发送接收的功能。模块的编号和报警阈值存贮在单片机的EEPROM中，启动立即读取。当写入新的编号与阈值时，探测模块重启。其流程图如图6所示。

2控制器软件设计

STM32自带基本函数库，程序通过调用基本函数库使得程序简洁、高效。其流程图如图7所示。

3通信协议

控制器、探测模块的无线模块采用一点对多点的模式(一个master对应多个slave)。探测模块、控制器通过特定频率的无线信号通信。探测模块与控制器通讯采用自定义协议，协议采用自定义数字作为包头、包尾、探测模块编号、状态和控制命令。通信协议如表1所示。

实验数据及分析

利用铯-137标准放射源对仪器进行检测。以放射源为中心，以一定距离为半径，选取三个探测模块分布在圆周上测量放射源剂量。对于不同剂量值，探测模块均测量20个数据，在距离探测模块15米左右的控制器上读出显示数据。由于固有误差是衡量一个仪器的重要标准，故主要对固有误差进行计算，得到如表2所示的数据。通过对控制器示值与约定真值的固有误差进行计算，得出每个探测模块的80个测量值的最大固有误差均小于±30%，达到GB14054-1993《辐射防护用固定式x、γ辐射剂量率仪报警装置和监测仪》中固定式监测仪器Ⅱ级标准。系统试运行一段时间，通信正常。系统具有一定的稳定性和可靠性。

结论

系统利用多个以STC11F05E为核心的探测模块测量不同监测点的辐射剂量；利用LcoRE6系列OEM无线收发模块进行无线通信；利用STM32为核心的控制器存储、显示数据。经实验表明，无线通信分布式辐射测量系统具备一定的稳定性、可靠性。控制器还预留IPORT通信口，可通过该网口实现远程连接，构建上位机监控平台。

作者：何毅方方龚韬单位：成都理工大学核技术与自动化工程学院成都理工大学信息科学与技术学院上海贝谷仪器科技有限公司