基于CC2430的中小桥梁监测系统的设计

摘 要 桥梁设施是一个国家的重要基础设施，是交通运输网络的重要节点，在国民经济生活中具有十分重要的地位。桥梁建成通车后，经过长期使用，桥梁结构难免会因各种原因使结构发生损伤，从而桥梁的安全度有所降低。另一方面，桥梁在对局部质量严重退化的结构进行维修更新时，由于不能对结构各构件的损伤状况做出准确的评估，常常不得不过于保守的对可能有问题的部件予以全部更换，从而造成不必要的材料浪费和经济损失。同时，监控过程中如果不能对桥梁结构的健康状态进行准确的评估，则难以及时发现并消除桥梁结构的安全隐患。一旦桥梁局部失效或整体承载能力不足，势必会影响桥梁结构的正常使用，甚至造成灾难性的重大事故，造成重大的人员和经济损失。 因此，桥梁结构的运营安全问题。已经不再仅仅是一个单纯的技术问题，同时也是一个重大经济和社会问题。为此在注重桥梁工程建设的同时，也更应该对其营运期间的安全性、可靠性、耐久性和正常使用功能给予更大的关注和重视。桥梁健康监测系统正是在这种条件下应运而生。 本设计通过采用CC2430片上系统对桥梁的应变、振动等参数进行实时采集，通过SimpliciTI网络协议搭建无线网络，实现数据的无线通信。 利用监测得到的信息分析结构的健康状况、评价大桥承受静、动态荷载的能力和结构的安全可靠性，以期尽早发现结构的损伤、预测结构功能的退化，使人们能够及时地采取有效的技术措施和手段来确保桥梁结构整体或局部的安全性、可靠性，避免事故的发生，以保证大桥的运营安全。 本文主要工作 通过调研查阅相关文献对基于CC2430的桥梁实时监测系统进行设计。本文的第二部分主要对整个系统的总体组成以及系统的硬件选型进行介绍。选择TI公司的CC2430片上系统作为主控器件，选择合适的应变传感器、扰度传感器以及振动传感器对桥梁的主要参数进行实时采集 第三部分主要介绍SimpliciTI网络协议。SimpliciTI是TI开发的一份专门针对其CCxxxx系列无线通信芯片的网络协议。SimpliciTI是一个基于连接的点对点通讯协议。它支持两种网络拓扑结构：直接的点对点通信结构和基于星型连接的网络拓扑结构。对SimpliciTI网络的协议、帧结构以及网络拓扑进行详细介绍。 最后对整个系统的软件部分进行设计。软件是系统的灵魂。主要对应用层函数进行设计，给出CC2430作为终端节点的程序流程图以及设计的程序代码。采用LabVIEW设计的上位机程序界面。给出设计的前面板和程序面板。同时对数据进行存盘，便于后续工作人员进行数据处理与分析。 目录摘 要??? 1第一章 绪 论??? 21.1课题研究背景??? 21.2桥梁健康监测的主要意义??? 31.3 本文主要工作??? 5第二章 系统总体及硬件设计??? 52.1 系统组成??? 52.2 传感器选型??? 62.3 调理电路的设计??? 72.4 CC2430主控器件介绍??? 82.5 CC2430自带模数转换介绍??? 13第三章 SimpliciTI网络协议??? 153.1 SimpliciTI网络协议概述??? 153.2 SimpliciTI网络协议??? 203.3 SimpliciTI网络设备和帧结构??? 233.4 SimpliciTI网络拓扑??? 24第四章 系统软件设计??? 264.1 软件开发环境介绍??? 264.2 SimpliciTI 网络协议栈的移植??? 264.3 应用层程序设计??? 284.4 上位机界面程序设计??? 34第五章 小结??? 38参考文献??? 39致 谢??? 40