便携式坐标测量机无线传输技术研究

论文摘要

目前市场上的便携式坐标测量机主要有关节臂式、工业近景摄像式和手持探头式。天津大学研究开发的便携式坐标测量机有关节臂式坐标测量机和光笔式坐标测量机(手持探头式的一种)。这两种便携式坐标测量机中数据的传输都是采用有线传输方式。有线传输具有其固有缺陷:线缆长度有限、系统移动不灵活、系统组建麻烦等。为了充分发挥便携式坐标测量机测量速度快、移动灵活、携带方便的优点,将有线传输升级为无线传输是良好的选择。无线单片机具有简单易用、价格便宜、通信速率较高等优点,在射频通信领域获得了广泛的应用。采用该技术构建无线传输控制系统可以缩短开发周期、降低系统成本,而且系统使用起来简单方便、功能强大,具有广泛的适用性。本系统选用北欧NORDIC公司的新型射频芯片nRF24E1作为中心单元构建无线传输控制系统。该芯片采用先进的集成制造技术,将射频收发功能和单片机集成在单一芯片上,只需要极少的外围器件就可以搭建一个无线收发模块,大大缩短了开发周期和开发成本。论文工作包括以下几个方面:1、充分了解坐标测量机的发展方向,针对便携式坐标测量机的特点,将无线传输技术应用到便携坐标测量机中。对比分析当前众多的无线通信技术标准。根据项目需求,采用无线单片机技术构建无线传输控制系统。2、根据系统要求,搜索、对比、分析各种射频芯片,选择北欧NORDIC公司的无线单片机nRF24E1。给出了光笔式坐标测量机无线传输系统应用框图。以芯片nRF24E1为控制中心设计了系统的硬件电路。3、设计了系统的软件架构,编写了程序代码。针对项目应用需求,设计了系统实验,通过实验,验证了系统硬件和软件能够实现要求的功能。4、给出了无线传输技术在光笔式坐标测量机中的应用示意图和在关节臂式坐标测量机中的应用结构框图。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 坐标测量机
• 1.1.2 光笔式三坐标测量机
• 1.1.3 关节臂式三坐标测量机
• 1.2 短距离无线通信技术
• 1.2.1 红外数据通讯（IrDA）
• 1.2.2 蓝牙（Bluetooth）技术
• 1.2.3 Wi-Fi
• 1.2.4 超宽带（Ultra Wide-Band）
• 1.2.5 Zigbee
• 1.2.6 无线单片机技术
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 无线数据传输控制系统
• 2.2 芯片选型
• 2.3 射频模块总体设计
• 2.4 射频模块详细设计
• 2.4.1 无线传输部分
• 2.4.2 接口转换部分
• 2.4.3 串行EEPROM芯片25AA320
• 2.5 PCB板的制作
• 2.6 本章小结
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 编程环境
• 3.2 软件需求分析
• 3.3 无线传输系统数据通信协议
• 3.3.1 打包和解包
• 3.3.2 起始码、噪声和通信协议设计
• 3.3.3 nRF2401 的配置
• 3.4 软件总体设计
• 3.5 软件详细设计
• 3.5.1 发射子程序和接收子程序
• 3.5.2 配置字
• 3.5.3 串口通讯子程序
• 3.5.4 初始化程序
• 3.5.5 反馈信号处理和LED灯控制
• 3.5.6 其他一些函数
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统实验
• 4.1 实验系统的构建
• 4.1.1 无线通信模块
• 4.1.2 USB-UART转接板
• 4.1.3 编程器
• 4.1.4 程序下载软件
• 4.2 实验设计及实验结果分析
• 4.2.1 开关信号传输实验
• 4.2.2 大量数据传输实验
• 4.2.3 A/D信号传输实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 5.2.1 无线传输系统在光笔式坐标测量机中的应用
• 5.2.2 无线传输系统在关节臂式坐标测量机中的应用
• 5.2.3 无线传输技术在其他方面的应用
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢