基于ARM的無線報(bào)警技術(shù)在電氣試驗(yàn)中的應(yīng)用

王玉前　于躍

摘 要：對(duì)基于ARM處理器的無線報(bào)警器進(jìn)行了研究。該報(bào)警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報(bào)警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時(shí)可以接收到預(yù)警信號(hào)。與此同時(shí)，該報(bào)警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴(kuò)人機(jī)交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)或進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。闡述了該報(bào)警器的工作原理，設(shè)計(jì)了控制器電路，無線傳感模塊，報(bào)警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構(gòu)建了基于ARM處理器的整套系統(tǒng)工作電路。

關(guān)鍵詞：報(bào)警技術(shù)；電氣試驗(yàn)；ARM；無線技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP277.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗(yàn)是檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續(xù)投用或繼續(xù)運(yùn)行，預(yù)防電氣設(shè)備損壞，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施。近年來，在試驗(yàn)工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備損壞的事故屢屢發(fā)生。發(fā)生人身傷亡事故不僅會(huì)影響企業(yè)的效益，還會(huì)給家庭造成無法彌補(bǔ)的傷痛，同時(shí)，也給社會(huì)帶來了不穩(wěn)定因素。因?yàn)殡娏υO(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備的價(jià)格比較高，修復(fù)困難，所以，也會(huì)給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的無線報(bào)警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時(shí)、高容量和高安全的特點(diǎn)，它是一種低速無線通信技術(shù)，適用于通信數(shù)據(jù)量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低的場(chǎng)合。所以，在電氣試驗(yàn)工作中引入無線報(bào)警技術(shù)，一方面，可以有效地避免由于工作人員疏忽大意而造成的人身傷亡；另一方面，也可以為企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 無線報(bào)警系統(tǒng)工作原理分析

無線報(bào)警系統(tǒng)是由控制器硬件電路，電流、電壓采集模塊，無線傳感模塊和報(bào)警模塊組成。電流、

電壓采集模塊將試驗(yàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)對(duì)象的

模擬量降壓調(diào)理之后送入控制器的AD

轉(zhuǎn)換口進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后

由控制器進(jìn)行運(yùn)算，控制器根據(jù)運(yùn)算結(jié)

果將指令發(fā)送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發(fā)送的無線信號(hào)控制報(bào)警器

工作。無線報(bào)警系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 控制器

該設(shè)計(jì)采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當(dāng)?shù)耐鈬涌陔娐吠瓿煽刂坪诵牡脑O(shè)計(jì)。控制器硬件電路就是控制器的最小應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和下載調(diào)試電路。

電源監(jiān)控復(fù)位電路的主要功能有兩點(diǎn)：①要確保供電電源穩(wěn)定后，處理器才完成復(fù)位開始工作，即為處理器的上電復(fù)位

提供復(fù)位信號(hào)。②監(jiān)控處理器的供電電源。當(dāng)處理器的供電電源出現(xiàn)異常時(shí)，該電路會(huì)自動(dòng)觸發(fā)復(fù)位信號(hào)，對(duì)處理器進(jìn)行復(fù)位，即為處理器電源異常復(fù)位提供復(fù)位信號(hào)。該設(shè)計(jì)采用CAT811R監(jiān)控電路（3.3 V電壓時(shí)，誤差±5%）來監(jiān)控、處理電路的供電電源，它可以產(chǎn)生1個(gè)復(fù)位信號(hào)。當(dāng)供電電源電壓低于預(yù)置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內(nèi)，該復(fù)位信號(hào)有效，即其有上電復(fù)位和掉電復(fù)位的功能，Sm為手動(dòng)復(fù)位按鍵，電路如圖2所示。

LM3S5P31一共有4個(gè)時(shí)鐘源可供使用，包括內(nèi)部振蕩器（IOSC）、主振蕩器、內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器。其中，內(nèi)部振蕩器是片內(nèi)時(shí)鐘源，它不需要使用任何外部元件，頻率為16 MHz 1%. 內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器主要用于深度睡眠或休眠模式的節(jié)電模式中。該次設(shè)計(jì)主要用到的是主振蕩器，即外部時(shí)鐘電路，如圖3所示，采用6 M無源晶振，實(shí)際使用時(shí)還可以作為PLL的時(shí)鐘參考源，從而獲得更高的頻率。

摘 要：對(duì)基于ARM處理器的無線報(bào)警器進(jìn)行了研究。該報(bào)警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報(bào)警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時(shí)可以接收到預(yù)警信號(hào)。與此同時(shí)，該報(bào)警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴(kuò)人機(jī)交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)或進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。闡述了該報(bào)警器的工作原理，設(shè)計(jì)了控制器電路，無線傳感模塊，報(bào)警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構(gòu)建了基于ARM處理器的整套系統(tǒng)工作電路。

關(guān)鍵詞：報(bào)警技術(shù)；電氣試驗(yàn)；ARM；無線技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP277.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗(yàn)是檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續(xù)投用或繼續(xù)運(yùn)行，預(yù)防電氣設(shè)備損壞，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施。近年來，在試驗(yàn)工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備損壞的事故屢屢發(fā)生。發(fā)生人身傷亡事故不僅會(huì)影響企業(yè)的效益，還會(huì)給家庭造成無法彌補(bǔ)的傷痛，同時(shí)，也給社會(huì)帶來了不穩(wěn)定因素。因?yàn)殡娏υO(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備的價(jià)格比較高，修復(fù)困難，所以，也會(huì)給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的無線報(bào)警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時(shí)、高容量和高安全的特點(diǎn)，它是一種低速無線通信技術(shù)，適用于通信數(shù)據(jù)量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低的場(chǎng)合。所以，在電氣試驗(yàn)工作中引入無線報(bào)警技術(shù)，一方面，可以有效地避免由于工作人員疏忽大意而造成的人身傷亡；另一方面，也可以為企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 無線報(bào)警系統(tǒng)工作原理分析

無線報(bào)警系統(tǒng)是由控制器硬件電路，電流、電壓采集模塊，無線傳感模塊和報(bào)警模塊組成。電流、

電壓采集模塊將試驗(yàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)對(duì)象的

模擬量降壓調(diào)理之后送入控制器的AD

轉(zhuǎn)換口進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后

由控制器進(jìn)行運(yùn)算，控制器根據(jù)運(yùn)算結(jié)

果將指令發(fā)送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發(fā)送的無線信號(hào)控制報(bào)警器

工作。無線報(bào)警系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 控制器

該設(shè)計(jì)采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當(dāng)?shù)耐鈬涌陔娐吠瓿煽刂坪诵牡脑O(shè)計(jì)。控制器硬件電路就是控制器的最小應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和下載調(diào)試電路。

電源監(jiān)控復(fù)位電路的主要功能有兩點(diǎn)：①要確保供電電源穩(wěn)定后，處理器才完成復(fù)位開始工作，即為處理器的上電復(fù)位

提供復(fù)位信號(hào)。②監(jiān)控處理器的供電電源。當(dāng)處理器的供電電源出現(xiàn)異常時(shí)，該電路會(huì)自動(dòng)觸發(fā)復(fù)位信號(hào)，對(duì)處理器進(jìn)行復(fù)位，即為處理器電源異常復(fù)位提供復(fù)位信號(hào)。該設(shè)計(jì)采用CAT811R監(jiān)控電路（3.3 V電壓時(shí)，誤差±5%）來監(jiān)控、處理電路的供電電源，它可以產(chǎn)生1個(gè)復(fù)位信號(hào)。當(dāng)供電電源電壓低于預(yù)置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內(nèi)，該復(fù)位信號(hào)有效，即其有上電復(fù)位和掉電復(fù)位的功能，Sm為手動(dòng)復(fù)位按鍵，電路如圖2所示。

LM3S5P31一共有4個(gè)時(shí)鐘源可供使用，包括內(nèi)部振蕩器（IOSC）、主振蕩器、內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器。其中，內(nèi)部振蕩器是片內(nèi)時(shí)鐘源，它不需要使用任何外部元件，頻率為16 MHz 1%. 內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器主要用于深度睡眠或休眠模式的節(jié)電模式中。該次設(shè)計(jì)主要用到的是主振蕩器，即外部時(shí)鐘電路，如圖3所示，采用6 M無源晶振，實(shí)際使用時(shí)還可以作為PLL的時(shí)鐘參考源，從而獲得更高的頻率。

摘 要：對(duì)基于ARM處理器的無線報(bào)警器進(jìn)行了研究。該報(bào)警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報(bào)警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時(shí)可以接收到預(yù)警信號(hào)。與此同時(shí)，該報(bào)警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴(kuò)人機(jī)交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)或進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。闡述了該報(bào)警器的工作原理，設(shè)計(jì)了控制器電路，無線傳感模塊，報(bào)警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構(gòu)建了基于ARM處理器的整套系統(tǒng)工作電路。

關(guān)鍵詞：報(bào)警技術(shù)；電氣試驗(yàn)；ARM；無線技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP277.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗(yàn)是檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續(xù)投用或繼續(xù)運(yùn)行，預(yù)防電氣設(shè)備損壞，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施。近年來，在試驗(yàn)工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備損壞的事故屢屢發(fā)生。發(fā)生人身傷亡事故不僅會(huì)影響企業(yè)的效益，還會(huì)給家庭造成無法彌補(bǔ)的傷痛，同時(shí)，也給社會(huì)帶來了不穩(wěn)定因素。因?yàn)殡娏υO(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備的價(jià)格比較高，修復(fù)困難，所以，也會(huì)給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的無線報(bào)警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時(shí)、高容量和高安全的特點(diǎn)，它是一種低速無線通信技術(shù)，適用于通信數(shù)據(jù)量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低的場(chǎng)合。所以，在電氣試驗(yàn)工作中引入無線報(bào)警技術(shù)，一方面，可以有效地避免由于工作人員疏忽大意而造成的人身傷亡；另一方面，也可以為企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 無線報(bào)警系統(tǒng)工作原理分析

無線報(bào)警系統(tǒng)是由控制器硬件電路，電流、電壓采集模塊，無線傳感模塊和報(bào)警模塊組成。電流、

電壓采集模塊將試驗(yàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)對(duì)象的

模擬量降壓調(diào)理之后送入控制器的AD

轉(zhuǎn)換口進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后

由控制器進(jìn)行運(yùn)算，控制器根據(jù)運(yùn)算結(jié)

果將指令發(fā)送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發(fā)送的無線信號(hào)控制報(bào)警器

工作。無線報(bào)警系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 控制器

該設(shè)計(jì)采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當(dāng)?shù)耐鈬涌陔娐吠瓿煽刂坪诵牡脑O(shè)計(jì)。控制器硬件電路就是控制器的最小應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和下載調(diào)試電路。

電源監(jiān)控復(fù)位電路的主要功能有兩點(diǎn)：①要確保供電電源穩(wěn)定后，處理器才完成復(fù)位開始工作，即為處理器的上電復(fù)位

提供復(fù)位信號(hào)。②監(jiān)控處理器的供電電源。當(dāng)處理器的供電電源出現(xiàn)異常時(shí)，該電路會(huì)自動(dòng)觸發(fā)復(fù)位信號(hào)，對(duì)處理器進(jìn)行復(fù)位，即為處理器電源異常復(fù)位提供復(fù)位信號(hào)。該設(shè)計(jì)采用CAT811R監(jiān)控電路（3.3 V電壓時(shí)，誤差±5%）來監(jiān)控、處理電路的供電電源，它可以產(chǎn)生1個(gè)復(fù)位信號(hào)。當(dāng)供電電源電壓低于預(yù)置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內(nèi)，該復(fù)位信號(hào)有效，即其有上電復(fù)位和掉電復(fù)位的功能，Sm為手動(dòng)復(fù)位按鍵，電路如圖2所示。

LM3S5P31一共有4個(gè)時(shí)鐘源可供使用，包括內(nèi)部振蕩器（IOSC）、主振蕩器、內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器。其中，內(nèi)部振蕩器是片內(nèi)時(shí)鐘源，它不需要使用任何外部元件，頻率為16 MHz 1%. 內(nèi)部30 kHz的振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器主要用于深度睡眠或休眠模式的節(jié)電模式中。該次設(shè)計(jì)主要用到的是主振蕩器，即外部時(shí)鐘電路，如圖3所示，采用6 M無源晶振，實(shí)際使用時(shí)還可以作為PLL的時(shí)鐘參考源，從而獲得更高的頻率。