本實用新型屬于無線傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

剛體轉(zhuǎn)動慣量測量儀是大學(xué)物理演示實驗的一個重要的實驗，而且剛體的轉(zhuǎn)動慣量有著重要的物理意義，首先在科學(xué)實驗、工程技術(shù)、航天、航空、航海、機電制造等工業(yè)領(lǐng)域是一個重要參量。而且在發(fā)動機葉片、飛輪、陀螺以及人造衛(wèi)星的外形設(shè)計上，精確地測定轉(zhuǎn)動慣量，也是十分必要的。剛體轉(zhuǎn)動慣量物理意義是表征物體轉(zhuǎn)動時候的慣性的物理量，它的測定方法有搖擺法等，傳輸方法是有線傳輸，如今隨著電子科技的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式也在不斷的淘汰，現(xiàn)有的儀器布線繁雜，連線周圍環(huán)境干擾情況較多，測量方法精確度不高，遮光細(xì)棒容易掉落，維護(hù)的難度也很大。

本專利技術(shù)改進(jìn)剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀器將現(xiàn)有的有線傳輸改為無線傳輸，利用NRF24L01和STM8芯片實現(xiàn)無線傳輸系統(tǒng)，NRF24L01為在2.4GHz~2.5GHz的ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，具有短距離無線通信和結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、傳輸速率高、通信穩(wěn)定等優(yōu)點，適合各種現(xiàn)場環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)，本實用新型利用NRF24L01和STM8芯片實現(xiàn)無線傳輸系統(tǒng)，NRF24L01為在2.4GHz~2.5GHz的ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，具有短距離無線通信和結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、傳輸速率高、通信穩(wěn)定等優(yōu)點，適合各種現(xiàn)場環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸需要。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：

基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)，包括主機、多臺從機和電源模塊，電源模塊分別與主機和多臺從機電連接，所述主機包括微處理器、第一NRF24L01無線模塊和顯示模塊，微處理器分別與第一NRF24L01無線模塊和顯示模塊電連接；每臺從機包括剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀、第二NRF24L01無線模塊和單片機，剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀與第二NRF24L01無線模塊通過單片機電連接，主機與從機之間通過第一NRF24L01無線模塊和第二NRF24L01無線模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。

所述單片機采用STM8主控芯片。

所述第一NRF24L01無線模塊和第二NRF24L01無線模塊通信采用SPI接口進(jìn)行通信。

NRF24L01的發(fā)送原理：發(fā)射數(shù)據(jù)時，首先將NRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時序由SPI通信方式寫入NRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)；若自動應(yīng)答開啟，那么NRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號，自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致；如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX FIFO中清除；若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)，若重發(fā)次數(shù)ARC達(dá)到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)；MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU；最后發(fā)射成功時，若CE為低則NRF24L01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射;若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。

NRF24L01的接收原理：接收數(shù)據(jù)時,首先將NRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時，就數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO中，同時中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。最后接收成功時，若CE變低，則NRF24L01進(jìn)入空閑模式1。

系統(tǒng)的工作原理：基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)由1臺主機，多臺從機構(gòu)成，每臺從機包括一個剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀和一個第二NRF24L01無線模塊和STM8主控芯片，每臺剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀都有唯一編號，主機部分包括第一NRF24L01無線模塊、微處理器及顯示模塊，主機與從機之間通過第一和第二NRF24L01無線模塊進(jìn)行2.4G無線數(shù)據(jù)傳輸，通過CRC方式校驗數(shù)據(jù)，主機和從機與NRF24L01無線模塊通信采用SPI接口進(jìn)行通信，從機收到轉(zhuǎn)動慣量實驗儀的數(shù)據(jù)時，經(jīng)過處理后發(fā)送給主機，并由顯示模塊顯示數(shù)據(jù)。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果：

使用本實用新型改進(jìn)的實驗裝置可以較明顯地提高實驗的測量準(zhǔn)確度，減小測量誤差，同時使用無線傳輸系統(tǒng)解決原來的布線復(fù)雜問題，使學(xué)生在實驗操作中簡便，減小測量誤差，也增加了短距離無線通信和結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、傳輸速率高、通信穩(wěn)定等優(yōu)點，適合各種現(xiàn)場環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸需要，也讓學(xué)生對影響實驗準(zhǔn)確度的因素有了更深刻的了解。

附圖說明

圖1為基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)的原理框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

實施例1，如圖1，基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)，包括主機、多臺從機和電源模塊，電源模塊分別與主機和多臺從機電連接，所述主機包括微處理器101、第一NRF24L01無線模塊102和顯示模塊103，微處理器101分別與第一NRF24L01無線模塊102和顯示模塊103電連接；每臺從機包括剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀106、第二NRF24L01無線模塊104和單片機105，剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀106與第二NRF24L01無線模塊104通過單片機105電連接，主機與從機之間通過第一NRF24L01無線模塊102和第二NRF24L01無線模塊104進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。

所述單片機105采用STM8主控芯片。

所述第一NRF24L01無線模塊102和第二NRF24L01無線模塊104通信采用SPI接口進(jìn)行通信。

NRF24L01無線模塊的發(fā)送原理：發(fā)射數(shù)據(jù)時，首先將NRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時序由SPI通信方式寫入NRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)；若自動應(yīng)答開啟，那么NRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號，自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致；如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX FIFO中清除；若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)，若重發(fā)次數(shù)ARC達(dá)到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)；MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU；最后發(fā)射成功時，若CE為低則NRF24L01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射;若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。

NRF24L01無線模塊的接收原理：接收數(shù)據(jù)時,首先將NRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時，就數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO中，同時中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。最后接收成功時，若CE變低，則NRF24L01進(jìn)入空閑模式1。

系統(tǒng)的工作原理：基于NRF24L01剛體轉(zhuǎn)動慣量的無線傳輸系統(tǒng)由1臺主機，多臺從機構(gòu)成，每臺從機包括一個剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀和一個第二NRF24L01無線模塊104和STM8主控芯片，每臺剛體轉(zhuǎn)動慣量實驗儀都有唯一編號，主機部分包括第一NRF24L01無線模塊102、微處理器101及顯示模塊103，主機與從機之間通過第一NRF24L01無線模塊102和第二NRF24L01無線模塊104進(jìn)行2.4G無線數(shù)據(jù)傳輸，通過CRC方式校驗數(shù)據(jù)，主機和從機與NRF24L01無線模塊通信采用SPI接口進(jìn)行通信，從機收到轉(zhuǎn)動慣量實驗儀的數(shù)據(jù)時，經(jīng)過處理后發(fā)送給主機，并由顯示模塊102顯示數(shù)據(jù)。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對實用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。