基于ARM的無線報警技術在電氣試驗中的應用

王玉前　于躍

摘 要：對基于ARM處理器的無線報警器進行了研究。該報警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時可以接收到預警信號。與此同時，該報警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴人機交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時讀取數據或進行遠程操作。闡述了該報警器的工作原理，設計了控制器電路，無線傳感模塊，報警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構建了基于ARM處理器的整套系統工作電路。

關鍵詞：報警技術；電氣試驗；ARM；無線技術

中圖分類號：TP277.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗是檢測電氣設備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續投用或繼續運行，預防電氣設備損壞，保證電力系統安全運行的重要措施。近年來，在試驗工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設備和試驗設備損壞的事故屢屢發生。發生人身傷亡事故不僅會影響企業的效益，還會給家庭造成無法彌補的傷痛，同時，也給社會帶來了不穩定因素。因為電力設備和試驗設備的價格比較高，修復困難，所以，也會給企業帶來較大的經濟損失。基于ZIGBEE網絡的無線報警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時、高容量和高安全的特點，它是一種低速無線通信技術，適用于通信數據量不大、數據傳輸速率相對較低的場合。所以，在電氣試驗工作中引入無線報警技術，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，也可以為企業減少不必要的經濟損失。

1 無線報警系統工作原理分析

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

電壓采集模塊將試驗設備監測對象的

模擬量降壓調理之后送入控制器的AD

轉換口進行取樣轉換，轉換成數字量后

由控制器進行運算，控制器根據運算結

果將指令發送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發送的無線信號控制報警器

工作。無線報警系統組成框圖如圖1所示。

2 系統硬件電路設計

2.1 控制器

該設計采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當的外圍接口電路完成控制核心的設計。控制器硬件電路就是控制器的最小應用系統，主要包括復位電路、時鐘電路和下載調試電路。

電源監控復位電路的主要功能有兩點：①要確保供電電源穩定后，處理器才完成復位開始工作，即為處理器的上電復位

提供復位信號。②監控處理器的供電電源。當處理器的供電電源出現異常時，該電路會自動觸發復位信號，對處理器進行復位，即為處理器電源異常復位提供復位信號。該設計采用CAT811R監控電路（3.3 V電壓時，誤差±5%）來監控、處理電路的供電電源，它可以產生1個復位信號。當供電電源電壓低于預置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內，該復位信號有效，即其有上電復位和掉電復位的功能，Sm為手動復位按鍵，電路如圖2所示。

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

摘 要：對基于ARM處理器的無線報警器進行了研究。該報警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時可以接收到預警信號。與此同時，該報警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴人機交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時讀取數據或進行遠程操作。闡述了該報警器的工作原理，設計了控制器電路，無線傳感模塊，報警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構建了基于ARM處理器的整套系統工作電路。

關鍵詞：報警技術；電氣試驗；ARM；無線技術

中圖分類號：TP277.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗是檢測電氣設備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續投用或繼續運行，預防電氣設備損壞，保證電力系統安全運行的重要措施。近年來，在試驗工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設備和試驗設備損壞的事故屢屢發生。發生人身傷亡事故不僅會影響企業的效益，還會給家庭造成無法彌補的傷痛，同時，也給社會帶來了不穩定因素。因為電力設備和試驗設備的價格比較高，修復困難，所以，也會給企業帶來較大的經濟損失。基于ZIGBEE網絡的無線報警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時、高容量和高安全的特點，它是一種低速無線通信技術，適用于通信數據量不大、數據傳輸速率相對較低的場合。所以，在電氣試驗工作中引入無線報警技術，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，也可以為企業減少不必要的經濟損失。

1 無線報警系統工作原理分析

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

電壓采集模塊將試驗設備監測對象的

模擬量降壓調理之后送入控制器的AD

轉換口進行取樣轉換，轉換成數字量后

由控制器進行運算，控制器根據運算結

果將指令發送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發送的無線信號控制報警器

工作。無線報警系統組成框圖如圖1所示。

2 系統硬件電路設計

2.1 控制器

該設計采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當的外圍接口電路完成控制核心的設計。控制器硬件電路就是控制器的最小應用系統，主要包括復位電路、時鐘電路和下載調試電路。

電源監控復位電路的主要功能有兩點：①要確保供電電源穩定后，處理器才完成復位開始工作，即為處理器的上電復位

提供復位信號。②監控處理器的供電電源。當處理器的供電電源出現異常時，該電路會自動觸發復位信號，對處理器進行復位，即為處理器電源異常復位提供復位信號。該設計采用CAT811R監控電路（3.3 V電壓時，誤差±5%）來監控、處理電路的供電電源，它可以產生1個復位信號。當供電電源電壓低于預置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內，該復位信號有效，即其有上電復位和掉電復位的功能，Sm為手動復位按鍵，電路如圖2所示。

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

摘 要：對基于ARM處理器的無線報警器進行了研究。該報警器可以在無線傳感模式下工作，工作人員可以將報警器攜帶在身上，以便在處理其他意外情況時可以接收到預警信號。與此同時，該報警器以ARM Cortex-M3為處理器，還可以外擴人機交互模塊和液晶顯示模塊，以便工作人員隨時讀取數據或進行遠程操作。闡述了該報警器的工作原理，設計了控制器電路，無線傳感模塊，報警模塊和電流、電壓采集模塊的硬件電路圖，構建了基于ARM處理器的整套系統工作電路。

關鍵詞：報警技術；電氣試驗；ARM；無線技術

中圖分類號：TP277.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0016-02

電氣試驗是檢測電氣設備絕緣水平和電氣性能，判定其能否繼續投用或繼續運行，預防電氣設備損壞，保證電力系統安全運行的重要措施。近年來，在試驗工作中，由于工作人員疏忽大意造成的人身傷亡事故或電力設備和試驗設備損壞的事故屢屢發生。發生人身傷亡事故不僅會影響企業的效益，還會給家庭造成無法彌補的傷痛，同時，也給社會帶來了不穩定因素。因為電力設備和試驗設備的價格比較高，修復困難，所以，也會給企業帶來較大的經濟損失。基于ZIGBEE網絡的無線報警器具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短延時、高容量和高安全的特點，它是一種低速無線通信技術，適用于通信數據量不大、數據傳輸速率相對較低的場合。所以，在電氣試驗工作中引入無線報警技術，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，也可以為企業減少不必要的經濟損失。

1 無線報警系統工作原理分析

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

電壓采集模塊將試驗設備監測對象的

模擬量降壓調理之后送入控制器的AD

轉換口進行取樣轉換，轉換成數字量后

由控制器進行運算，控制器根據運算結

果將指令發送給無線傳感模塊，通過無

線傳感模塊發送的無線信號控制報警器

工作。無線報警系統組成框圖如圖1所示。

2 系統硬件電路設計

2.1 控制器

該設計采用M3系列的處理器芯片LM3S5P31作為中央處理器，配以適當的外圍接口電路完成控制核心的設計。控制器硬件電路就是控制器的最小應用系統，主要包括復位電路、時鐘電路和下載調試電路。

電源監控復位電路的主要功能有兩點：①要確保供電電源穩定后，處理器才完成復位開始工作，即為處理器的上電復位

提供復位信號。②監控處理器的供電電源。當處理器的供電電源出現異常時，該電路會自動觸發復位信號，對處理器進行復位，即為處理器電源異常復位提供復位信號。該設計采用CAT811R監控電路（3.3 V電壓時，誤差±5%）來監控、處理電路的供電電源，它可以產生1個復位信號。當供電電源電壓低于預置的閾值或電源電壓上升到該閾值后的140 ms內，該復位信號有效，即其有上電復位和掉電復位的功能，Sm為手動復位按鍵，電路如圖2所示。

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