CN102789681A - 架桥车的微波无线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明以架桥车为应用对象，针对当前现有的工业无线遥控系统的不足，提供了一种较为新颖的工业微波无线控制系统——架桥车的微波无线控制系统。选用微波无线遥控方式，以PLC作为无线控制系统的控制器，使用锁存器和译码器设计了一种较为独特的用户输入系统，缩小了发射端的体积；收发端专门设置了有线电缆通信接口，采用线性分组码中的循环码（BCH）进行信道编码，无线通信模块采用了较为简易的频率跳变方案，提升了无线信道对抗固定频率干扰的能力；收发端预置了充分的信号指示灯，实现了收发端的实时通信和动态反馈，使得操作更加直观、安全。本发明给出了整个架桥车的微波无线控制系统的硬件和软件设计方案。

Description

架桥车的微波无线控制系统

技术领域

本发明设计了一种架桥车的微波无线控制系统，属于工业控制、无线通信技术领域。 

背景技术

随着科技的发展，无线技术已经渗透到各个领域。从最早的传呼机、无绳电话、手机到蓝牙耳机等，可以说无线技术无处不在。在工业控制领域，自六十年代初期，人们就利用拖缆遥控装置来控制许多工业设备。无线遥控设备的广泛需求促进了无线遥控技术飞速发展；今天，特别在工程机械领域，几乎所有的设备都可以实现无线遥控的操作。 

架桥车是一种用于完成重型大跨度的临时桥梁设备的运载、架设和撤收的特殊运输工具。但是此设备空间跨度大、机械动作多、工作环境复杂，这就给在操控室里的操作人员带来了诸多的不便和困扰。如果通过有线的遥控方式进行控制，则电缆的铺设难度和安全隐患都会凸显出来。因此，完全可以应用工业无线遥控系统改进其架桥工作的控制方式，可以让操作者寻求最佳的观测视角和最优的工作环境，从而实现最有效率的桥梁架设工作。 

一般来说，传统的工业无线遥控系统主要由手持端发射器和接收端接收器两部分组成。发射端主要由用户输入部分、微控制模块和无线发射模块等构成。其中，用户输入部分由开关量输入和模拟量输入组成，反映在操控面板上则是用户操控按键和操纵杆；微控制模块一般以单片机为核心，其主要功能是不断扫描用户输入系统，并将获取的按键状态送往无线发射模块；无线发射模块则是将从微控制模块接收到的信息进行编码等处理后以无线电波的形式发射出去。 

接收端主要由无线接收模块、微控制模块和继电器（控制器）组成。微控制模块和无线接收模块的功能和发射端的相同；而继电器驱动模块的功能则是控制受控机械设备的控制线路，充当着整个系统控制器的角色，以实现对相关设备的无线控制。 

在工业现场中尤其是移动型设备，如果采用无线遥控系统，可以极大改善操作员的控制视角和工作环境，避免因环境恶劣或者指挥不当而埋下事故隐患，保证了作业的高效率和安全性。 

传统工业无线遥控系统已能够基本上适应工业现场的需要，但是其还存在着诸多缺陷：手持发射器的操作面板的空间不能得到充分利用：现有手持发射器的用户输入系统的设计基本上采用独立按键或者矩阵键盘，此方案占用了较多的主芯片的端口资源。手持发射器的功耗偏高。整个系统的可靠性不高：收发端之间的信息互动不够完善，用户从操作面板上能获取的直观信息很少，使操作者对控制状态的了解不到位；大多数的工业无线遥控器产品其接收端的微控制模块输出端口采用继电器作为控制器来控制机械动作。但是一般来说整个系统的工作环境较为恶劣，这种控制方式很容易导致继电器误导通而导致设备 误动作。系统的移植性不强。 

目前我国对遥控工程机械的研究还很少，市场几乎都由欧洲品牌所垄断。所以，开展对工业无线遥控装置的研究，研制出自主品牌的高可靠性、高智能型和性价比高的工业无线遥控产品有很大的迫切性，并且具有广阔的市场前景。 

发明内容

本发明以架桥车为应用对象，针对当前现有的工业无线遥控系统的不足，设计了一种较为新颖的工业微波无线控制系统——架桥车的微波无线控制系统。本系统不仅能够应用于架桥车，通过简单的改装也能移植于其它工程机械以实现无线控制，具有一定的可推广性。 

本发明架桥车的微波无线控制系统，包括手持发射端和安装于架桥车的接收端，发射端包括用户输入系统，第一微控制模块、第一复位电路、接口电路、无线发射模块以及提供电源的电源模块，接收端包括无线接收模块、第二微控制模块、第二复位电路、控制器和RS485/RS232接口，用户输入系统的输出端接第一微控制模块的输入端，接口电路分别与第一微控制模块和无线发射模块双向通信，第一复位电路的输出端分别接第一微控制模块和无线发射模块的输入端，无线发射模块通过天线与无线接收模块无线连接，RS485/RS232接口分别与第二微控制模块和控制器双向通信，第二复位电路分别与无线接收模块和第二微控制模块的输入端连接。 

所述微控制模块采用型号为AT89LV51的CPU。 

所述复位电路采用型号为TPS3823-33DBVT的芯片。 

所述无线发射和接受模块由射频收发芯片CC1020和控制器ATmega8L组成。 

本系统选用微波无线遥控方式，以PLC作为无线控制系统的控制器，改善了指令执行可靠性和智能性；使用锁存器和译码器设计了一种较为独特的用户输入系统，系统手持发射端操作面板的指令输入量的占有率有所提高，缩小了发射端的体积；收发端专门设置了有线电缆通信接口，完善了系统的应急处理能力和抗电磁干扰能力；无线通信模块在高斯移频键控（GFSK）调制方式的基础上，采用线性分组码中的循环码（BCH）进行信道编码，其抗干扰能力较强；无线通信模块采用了较为简易的频率跳变方案，提升了无线信道对抗固定频率干扰的能力；收发端预置了充分的信号指示灯，实现了收发端的实时通信和动态反馈，让操作者使用本系统时更加直观、安全。 

本系统采用手持发射器的报警技术和收发端之间的动态反馈应答技术，让用户操作更直观；采用系统开机自动检测技术和紧急情况系统自动复位技术，让用户施工更加安全；同时在接收端系统采用PLC改进接收端的输出控制方式，以更好地提高系统抗干扰性和应用便捷性。 

本发明给出了整个架桥车的微波无线控制系统的硬件设计方案，主要包括系统的发射端和接收端硬件设计两个部分，确定了系统硬件的各组成模块。整个系统的硬件组成模块化清晰，方便系统的调试和维护。同时介绍了架桥车微波无线控制系统的软件设计方法，给出了系统发射端的通信主程序的流程图和几个重要子程序的设计思路，为了检测无线信道是否畅通，给出了收发端实时通信的编程思路；介绍了PLC的编程方法和无线通信模块射频芯片的寄存器配置方法，重点介绍了基于前向纠错方式下的BCH信道编码方法，并给出了其流程图。 

本工业微波无线控制系统主要是为架桥车而设计，对于其它类似的工程机械也可推广使用。 

附图说明

图1是发射端的硬件结构框图； 

图2是9.0V降到5.0V的电压转换电路； 

图3是5.0V降到3.3V的电压转换电路； 

图4是AT89LV51端口功能分配图； 

图5是微控制模块原理图； 

图6是键盘系统的结构框图； 

图7是AD7829BRU功能端口连接图； 

图8是带看门狗功能的复位电路图； 

图9是RS232接口电路图； 

图10是RS485接口电路图； 

图11是CC1020与ATmega8L接口示意图； 

图12是接收端的硬件结构框图； 

图13是微控制模块扩展接口框图； 

图14是发射端的通信主程序流程图； 

图15是串口接收中断程序（左）和定时中断程序（右）流程图； 

图16是无线通信模块数据接收流程图； 

图17是无线通信模块数据发送流程图； 

图18是PLC的接收程序流程图。 

具体实施方式

本发明主要由手持发射端和安装于架桥车的接收端组成，发射端和接收端之间通过无线电波进行通信。 

整个系统的大体工作原理如下： 

手持发射端通过开关按键或者操纵杆的操作发出指令，发射端CPU扫描到该指令信号后将其编码，并将指令编码通过串口送到无线发射模块，由无线发射模块以无线电波的形 式发送出去。接收端的无线接收模块接收由发射端发出的电波，电波经过解码还原成指令编码后送到控制器，控制器按照约定的协议校对指令编码，寻找相应的指令程序并执行，最终触发相应的控制点，从而实现用户远距离对架桥车架桥动作的操控。 

发射端模块 

如图1所示，发射端的工作流程如下：当检测到有用户控制信号输入时，微控制模块通过串口接口送出相应指令信号到无线通信模块，然后经过编码、调制将信号以高频形式发射出去。整个系统由电源模块对供电电池进行电压转换，由复位电路实现复位和外部看门狗功能，通过无线通信模块实现无线通信。发射端主要由电源模块、用户输入系统、微控制模块、复位电路、接口电路和无线通信模块等构成。 

电源模块 

本系统的手持发射器由一节9v镍氢电池供电，电池的电压在使用过程中会逐渐降低，从而导致供电电压不够稳定；手持发射器的各种芯片所需的供电电压都是3.3v，因此，必须解决电压转换问题。本系统采用了三端稳压集成电路L7805CV和AMS1117-3.3进行两级电压转换，实现了小体积、转换电压稳定的电源模块设计。首先使用L7805CV将电池电压降到5.0v，当输入电压为9v时，输出电压为4.8v～5.2v，输出电流为100mA。考虑到L7805CV长时间工作过程中的发热情况，还设置了散热片。同时还在电路中加入了压敏电阻7D220和瞬间电压抑制二极管D1来防止输入电压突变；电路如图2所示。 

AMS1117-3.3的参数特性：输入电压为4.75v～12v，输出电流为1A，输出电压3.3v，满足手持发射器各个芯片的电压和系统功率的需求。如图3所示，为了使电路稳定，本系统在AMS1117-3.3的输入输出端都加了电解电容和陶瓷电容来稳定电压，还增加了信号灯来作为电源工作指示。 

微控制模块 

微控制模块主要完成对模拟和开关控制量的扫描、编码并传送给无线发射模块，本发明选用AT89LV51作为微控制模块的CPU，它是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机，采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失存储器（NVRAM）技术，其引脚和指令系列都与MCS-51兼容。 

本系统采用能够通过中断请求唤醒的空闲模式来实现微控制模块的低功耗目标。系统单片机的端口功能分配如图4所示。 

由以上的AT89LV51端口功能分配图可知，微控制模块主要完成以下功能： 

（1）用户输入系统的扫描。由P0.0～P0.7以及P1.0～P1.2、P2.4、P3.3、P3.5和P3.7等端口予以实现。 

（2）与外部设备串口通信的实现。包括通过RS232接口与无线发射模块进行通信以及通过RS485与接收端进行有线通信，两种通信之间使用自锁按键进行人工切 换。 

（3）单片机通过P1.4端口实现对外部看门狗电路进行定时喂食。 

（4）实现蜂鸣器和信号灯的报警和指示作用。其中P1.5和P1.6端口实现对蜂鸣器工作状态的控制，P2.5～P2.7和P3.4端口实现对信号灯工作状态的控制。 

（5）对复位电路工作状态的控制。通过P3.6端口予以实施。 

（6）对无线发射模块的休眠控制。由P2.0端口实现。 

微控制模块原理图如图5所示。 

用户输入系统 

架桥车需要实现按键和操纵杆两种控制方式，因此本系统的用户输入系统主要由键盘和操纵杆两部分组成。 

1、键盘部分 

根据架桥车控制的实际情况，键盘系统应满足62种用户开关量指令。因此，为了满足功能需要和兼顾节省CPU端口资源及键盘系统小体积的原则，系统采用了独特的键盘系统方案。 

根据架桥车的实际情况，本系统需要62个开关量输入，若简单地采用矩阵键盘的设计方案，则至少需要8×8共16个I/O口方可实现，但是这较多地占有了单片机的端口资源。为了能让单片机的端口资源能得到有效扩展，本系统采用了译码器74HC138和锁存器74HC541，利用锁存器暂时存贮键盘扫描结果，通过译码器来翻译单片机输出端口的含义，从而间接控制锁存器的工作状态。同时设置了16个双位开关（此开关有三个档位，两个状态）和4个拨动开关来实现键盘系统的设计。 

应用译码器和锁存器所扩展的键盘系统框架如图6所示。利用单片机某一口的3个引脚的输出作为译码器74HC138的3个选通信号，译码器的8个输出分别送往8个锁存器74HC541的 

口（ 

口由单片机的RD输出来控制），通过锁存器的8个引脚（A1到A8）来间接检测8个控制点的状态，锁存器的8个输出脚（Y0到Y7）将信息送往单片机的8个I/O引脚。通过这种扩展方式，单片机的11个引脚最多能检测用户输入的64个控制点，极大了节省了单片机的端口资源。同时系统选用了双位开关作为控制开关，减小了手持发射器的体积。 

由于在操作流程中有很多机械动作的先后顺序比较明确，比如只有在支腿架设的所有工作得以完成之后方能进行架设工作。因此，本系统在键盘设计中将某个拨动开关设置为工况切换键。当按键往下拨时，系统只能进行支腿的伸展动作；而当按键往上拨时，系统则进行架设工作，不能进行支腿的动作。此方案一方面即不会使使用者发生误操作，另一方面也可以充分利用开关量的功能。 

2、操纵杆部分 

架桥车有两个操纵杆，共8路模拟信号，因此本输入系统设置了模数转换电路。考虑到A/D转换的实时性和精度要求，本系统选用AD7829BRU芯片作为A/D转换芯片。 如图7所示，操纵杆的8路模拟量分别输入到AD7829BRU的VIN1～VIN7引脚，当 

转换启动信号接收到单片机的下降沿信号时，芯片开始分别对VIN1～VIN7的8路模拟量逐次进行模数转换。 

单片机通过A0～A2来选择地址以进行模拟量的转换，当转换结束时，EOC发送结束标志给单片机，单片机则开始接收由DB0～DB7输出的8位数字量。单片机接收到采样信号后，对其进行处理后交由无线发射模块进行编码和发送。 

复位电路 

由于系统工作的环境一般都比较恶劣，通常会遇到各种各样的现场干扰，此时微控制模块和无线收发模块中的CUP很容易受到影响，其程序指针很可能突然变化，导致程序跑飞。本系统使用外部芯片设计了带看门狗功能的复位电路。复位芯片采用TPS3823-33DBVT，此芯片工作电压为3.3v，具有人工复位和自动复位功能；同时还可以进行电压监控，当供电电压低于2.93v时，芯片可以自动对系统进行复位，使系统运行的可靠性大为提高。 

复位电路原理图如图8所示。TPS3823的WDI引脚接至AT89LV51的P14引脚，通过此引脚AT89LV51每隔一段时间向TPS3823发送一个喂狗信号；如果TPS3823不能按时收到喂狗信号，则 

引脚输出低电平，自动对单片机和无线数传模块进行复位。当需要进行人工复位时，只要按下S2自复位开关， 

接收到低电平时，则TPS3823对单片机和无线数传模块进行复位。由于AT89LV51的RESET引脚高电平有效，因此TPS3823的复位信号的输出端加上了光耦芯片，以实现通过一个 

的输出同时实现对单片机和无线数传模块的复位。 

接口电路 

接口电路是微控制模块和无线发射模块的硬件接口，它除了完成数据通信功能之外，还提供了控制基带与链路控制器、链路管理器、状态寄存器等硬件资源的功能，是连接手持发射器的CUP和无线数传模块的唯一纽带。本系统采用的AT89LV51具有UART通道，可与外界进行串行通信。但是为了便于系统的调试和满足系统的功能需求，AT89LV51的UART通道需通过RS232或RS485接口芯片进行接口标准转换。根据实际设计的需要，本系统采用了两种串行接口—RS232和RS485接口。 

1、RS232接口电路 

无线发射模块与单片机、RS232接口和RS485接口可以进行直接连接通信，考虑到方便PC机对微控制模块传送到无线发射模块的数据进行读取和检测，本系统采用了RS232接口来实现微控制模块和无线发射模块之间的通信。 

RS232接口电路原理设计图如图9所示。RS232芯片的9、10引脚分别与单片机的RXD、TXD相连，而7、8引脚与PC机或者无线发射模块的B/RXD、A/TXD连接。图中芯片的引脚C1+与C1-、C2+与C2-、V+与Vcc、V-与GND之间的4个104电容不可缺少，一般 选用陶瓷介质的电容即可。 

2、RS485接口电路 

当系统应用于电磁环境异常复杂的场地而不能进行有效地无线通信，此时用户即可使用有线电缆连接到系统收发端的RS485接口，进行有线通信，实现作业的不间断。RS485标准是专为弥补RS232的传输距离短、传输速率低的缺点而设计的。RS485接口芯片采用SP3485芯片。 

RS485接口电路原理图如图10所示。其中RO脚和单片机RXD脚相连，DI脚和单片机的TXD脚相连，由于SP3485芯片进行的是半双工通信，那么RE和DE脚则可由单片机的一个引脚进行控制。SP3485芯片本身集成了ESD保护措施，但是为了能够使RS485接口电路的工作状态更加稳定，如图10所示，本电路还在芯片的输出端并联了TVS管（V2、V3、V4），避免了外界干扰（雷击、浪涌）产生的高压损坏RS485收发器；电路还增加了C6、C7等电容，提高了电路的EMI性能。 

无线通信模块 

无线通信模块是本系统进行无线通信的最关键部分，其性能的好坏直接影响整个系统的可靠性。考虑到控制方式的有效性和易实施性，本系统采用具有前向纠错（FEC）方式的无线通信模块。 

无线通信模块主要由射频收发芯片CC1020和控制器ATmega8L组成。在CC1020与ATmega8L的物理连接中，CC1020只有6个引脚和控制器相连。CC1020与ATmega8L的接口如图11所示。CC1020通过简单的4线SPI兼容接口（PDI、PDO、PCLK和PSEL）配合MCU完成配置。数据输入输出引脚（DIO）必须连接在微控制器的1个双向引脚上，用于发送或接收数据。提供数据定时的DCLK必须连接在微控制器的输入引脚上。作为一种选择，接收模式下的数据输出可在单独引脚上得到。LOCK信号连接在微控制器的一个输入引脚上，当PLL被锁定时，这个信号为低逻辑等级。 

CC1020外部电路中的PLL回路滤波器、LC滤波器和射频输入/输出匹配电路的元件值由Chipcon公司提供的SmartRF Studio软件根据用户确定的CC1020的工作参数来确定。 

CC1020可搭配不同的天线使用，本无线通信模块采用433MHz天线产品。 

控制器ATmega8L主要起到配置CC1020工作参数和实现无线通信模块与发射端微控制模块的作用。 

接收端硬件组成模块 

接收端的硬件结构框图如图12所示。接收端安装于受控设备上，其作用主要是接收并执行控制指令，实现发射端对机械设备的动作控制。接收端提供的也是3.3v电源，所有芯片也采用低功耗和低电压型号。此部分主要有微控制模块、接口电路、控制器、电源模块、复位电路和无线接收模块等组成，其中电源模块、复位电路和无线接收模块等与发射端的类似。 

微控制模块 

接收端的微控制模块的主要功能一方面是完成收发端的动态反馈程序设定，另一方面是对接收端的输出接口进行扩展，增强系统兼容性。 

由于本系统除了要实现无线控制之外，为了保证可靠性，还设计了有线电缆通信接口，因此接收端也必须设置相应的RS485接口与发射端进行握手。为了方便PC对接收端的接收数据进行观察和检测，无线接收模块也需要扩展出RS232接口以方便与PC的对接。根据实际需要，微控制模块设置了两个RS485接口（有线和无线通信）和一个RS232接口，如图13所示。除此之外，微控制模块的单片机还对无线接收模块的睡眠状态进行控制，以及设置收发通信的信号灯。 

控制器 

选用西门子的PLC S7-200CPU224代替传统的继电器作为控制器。手持操作器上共有62个开关量和8路模拟量，外加10个传感器对采集信号反馈，因此PLC共需80个数字量输入点。而架桥车上所需控制的电磁阀的数目为46个，另外还有1个语音器，则PLC需要39个数字量输出和8个模拟量输出。 

S7-200系列PLC具有两个RS485接口，而本系统在接收端的硬件设计中预置了RS232和RS485接口，因此PLC直接与RS485接口相连。选择自由口通讯模式作为PLC的通讯协议，该模式利用自定义的PLC程序控制S7-200CPU通信端口，使用互用自己定义的来实现与外界的通讯，这样PLC可以很方便地接受上位主控PC的控制命令，并将执行状态反馈给主控PLC。在PLC内编写专门的无线控制程序，实现无线控制状态下的数据通信及对机械手的控制。 

系统软件设计 

本系统采用Keil C语言对相关芯片进行编程。 

发射端通信主程序 

发射端的通信主程序主要完成手持发射器工作，通过手持发射器的CPU初始化各寄存器或存储器单元、定时器、各中断源及I/O端口，通过判断各端口的状态产生不同的标志，调用不同的处理子程序，实现控制任务。此部分程序的流程主要有： 

开机键盘系统的扫描。系统手持发射端上电开始时，单片机对内部寄存器的初态及输出参数进行初始化。扫描键盘系统是否处于复位状态，如果扫描结果正常，系统等待用户输入密码锁。 

电子锁解锁。当用户输入事先约定的密码锁，经程序判断无误后，进入单片机主程序。 

用户输入系统的扫描。单片机不停地对用户输入系统进行扫描，当有用户输入指令时，程序通过查表判定按键或操纵杆的功能代码。 

功能指令代码处理流程。单片机将所判定的用户指令功能代码发传送给无线发射模块，并等待接收端反馈回来的接收确认代码。如图14。 

动态反馈子程序。此部分主要有串口接收中断和定时中断程序，如图15所示。动态反馈程序是为了提高作业的安全性和可靠性，它有两大功能：一是进行实时通信以监测无线信道是否畅通；二是判决接收端控制指令功能代码接收是否正确。 

实时通信是为了检测整个系统是否保持联系而设置的。在实时通信过程中，系统发射端每间隔0.5s发送联络数据至接收端，接收端在接收到联络数据后，反馈一个联络应答数据回发射端，发射端在接收到联络应答数据后表明系统实时通信正常，实时通信灯亮暗各0.25s闪烁。由于发射端CPU只有一个串口接收数据，为防止实时联络反馈数据与动作反馈校验和应答数据发生冲突，在软件中设置优先级和数据标志来区分不同的反馈数据。实时通信的优先级最高，其次是动作反馈；数据标志一是在不同数据前增加标识头，二是根据程序执行情况设置数据功能标志位。当0.5s时间到，CPU发送出实时通信数据0x77，同时将实时通信功能标志communication_on置位，接收端接收到实时通信数据后也将其对应的标志位置位，并反馈实时联络应答数据0x77，发射端接收到应答数据后进入串口中断子程序，通过预先设定的优先级顺序，判断communication_on是否置位，若置位则将接收数据与发送数据进行校验，校验正确后则认为实时联络正常，同时将communication_on标志复位。 

当发射端判断不为联络信号，则不反馈联络应答信号，并且当时间累计达到一定时间时，接收端则判断无线信道发生中断，那么发射端单片机将相应引脚置低电平，红色LED灯开始闪烁报警，同时接收端自动切断所有输出，停止一切机械动作。 

通过以上方式来实现动态反馈的功能，用户操作安全可靠。 

特殊情况处理子程序。特殊情况是指当手发射器的用户输入系统没有操作持续超过45s时或者当系统发生报警持续超过30s时，此时系统单片机进入空闲模式，STR-31无线发射模块进入睡眠模式，这样便可在很大程度上降低手持发射器的功耗。 

无线通信模块中微控制器的软件设计 

无线通信模块中微控制器（ATmega8L）主要完成对CC1020的寄存器配置和纠错编码的实现。 

1、CC1020的寄存器配置 

ATmega8L通过与CCl020连接的4线SPI兼容接口(PDI、PDO、PCLK和PSEL)完成CCl020寄存器的配置和数据读取操作。使用CCl020需要配置的参数主要有：OOK/FSK/GFSK调制方式；频率合成器关键参数；RF输出频率、FSK频率偏移量、晶体振荡器参考频率和晶体振荡器精度；数据率和数据格式(NRZ，曼切斯特编码或UART接口)；接收/发送模式；RF输出功率；信道间隔；频率合成器锁定指示器等。 

CC1020的配置寄存器为8位，通过7位地址寻址，所有的寄存器均为可读。一个完整的CC1020配置要求发送33个数据帧，每帧为16比特。一个完整的配置时间长短决定于 PCLK频率。在10MHz的PCLK频率下，完整的配置在53us内完成。 

在每个写周期，ATmega8L在PDI线上发送16比特的数据帧。数据帧的高比特（A6：0）为地址位，然后1个比特的R/W位，最后是8个数据比特（D7：0）。在地址和数据传送期间，PSEL必须保持为低。数据在PCLK的负边沿上建立，数据的时钟在PCLK的正边沿上完成。当8个数据比特的最后1位即D0被载入后，数据被装载入CC1020内配置寄存器。 

ATmega8L纠错编码的实现 

在CC1020的寄存器配置中将其接口数据格式转变为曼切斯特编码格式，此编码方式有良好的抗干扰能力。调制方式设为GFSK方式，在此基础上综合考虑纠错编码的复杂程度、纠错能力和单片机的易实现等因素，本系统采用FEC方式，纠错码为线性分组码中的循环码。 

当一端的无线通信模块处于接收状态的时候，其软件工作流程如图16所示。CC1020对接收到的微波信号进行解调后再通过曼切斯特解码，并检查解码后的信息码字是否为错误码字。若错误码字的错误码元数小于等于2，则对此码字纠错，否则错误不可纠标志位有效。当接收到的全部数据差错控制完毕后，系统将正确接收的码字和经过纠错后的正确码字发送至信宿。 

CC1020在发送模式下，如图17所示，ATmega8L先读取需要发送的信息数据，数据序列的读取以00H为起始标志码，并统计所读取的信息数据字节数N。在发送数据过程中，若在两帧数据的接收时间间隔内没有接收到数据，ATmega8L默认为需要发送的数据读取完毕，自动以N作为循环控制数，对读取到的信息数据进行编码和调试，并以微波的形式发送出去。 

通过基于GFSK调试的前向纠错编码方式的实现，与无编码系统相比，本无线通信模块的信息速率得到了提高，误码率有了明显下降。 

PLC程序 

本系统采用PLC的STL编程语言，编程软件采用简单标准版STEP7-Micro/WIN32。 

PLC的程序由主程序和接收中断程序组成。如前文所述，本系统PLC接口通信模式上采用自由口模式，利用自定义的PLC程序控制S7-200的CPU通讯端口。如图18所示，在主程序中，通过初始化实现自由口模式通信；另外主程序通过指令控制整个应用程序的执行，每次CPU扫描都要执行一次主程序。当PLC接收到外部送来的控制指令代码，其内部主程序进入接受中断程序，进而控制输出点的状态。 

Claims (4)

1.一种架桥车的微波无线控制系统，其特征在于包括手持发射端和安装于架桥车的接收端，发射端包括用户输入系统，第一微控制模块、第一复位电路、接口电路、无线发射模块以及提供电源的电源模块，接收端包括无线接收模块、第二微控制模块、第二复位电路、控制器和RS485/RS232接口，用户输入系统的输出端接第一微控制模块的输入端，接口电路分别与第一微控制模块和无线发射模块双向通信，第一复位电路的输出端分别接第一微控制模块和无线发射模块的输入端，无线发射模块通过天线与无线接收模块无线连接，RS485/RS232接口分别与第二微控制模块和控制器双向通信，第二复位电路分别与无线接收模块和第二微控制模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的架桥车的微波无线控制系统，其特征在于所述微控制模块采用型号为AT89LV51的CPU。

3.根据权利要求1所述的架桥车的微波无线控制系统，其特征在于所述复位电路采用型号为TPS3823-33DBVT的芯片。

4.根据权利要求1所述的架桥车的微波无线控制系统，其特征在于所述无线发射和接受模块由射频收发芯片CC1020和控制器ATmega8L组成。

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