摘要：nRF401為單片無線收發芯片，施工升降機是高層建筑施工必備的運輸設備之一，施工升降機自動控制系統包括樓層呼叫信號系統和吊籠主控系統。利用nRF401芯片很好地解決了施工升降機樓層呼叫信號系統與吊籠主控系統之間的信號傳輸及兩吊籠主控系統之間運輸協調，提高了施工升降機的運輸效率。 關鍵詞：nRF401；單片機；控制；施工升降機 nRF401為最新單片無線收發芯片，可廣泛應用于無線數傳產品的設計與開發。施工升降機是高層建筑施工運輸人員、物料及設備的必備工具。在施工升降機自動控制中，設計有自動呼叫信號系統，吊籠主控系統。自動呼叫信號系統負責施工樓層呼梯信號的采集與無線發送；主控系統通過無線接收呼叫信號系統發射來的呼叫信號控制吊籠的運行、選層、平層和停靠。由于在高層建筑施工過程中，施工升降機兩吊籠之間、兩吊籠與呼叫信號控制器之間采用無線信號傳輸的方式進行。因此，本文就nRF401無線收發芯片在施工升降機整個控制系統中的應用加以介紹。 1 nRF401芯片功能介紹 nRF401芯片是NORDIC公司最新推出的單片無線收發一體芯片，具有高頻發射，高頻接收，程控433/434MHZ雙頻道。采用抗干擾能力強的FSK調制方式，工作頻率穩定可靠，外圍元件少，功耗低，是目前低功耗無線數傳的理想產選擇。nRF401芯片電氣性能如表1。 2 施工升降機自動控制原理 系統自動檢測每個施工層的呼叫信號,判斷呼叫信號的上、下行狀態，并根據吊籠的運行位置及載荷情況，自動控制吊籠的上升、下降。當主控系統響應某一樓層呼叫信號時，系統在吊籠接近到達指定樓層時自動發出減速停靠指令，使吊籠準確停靠在指定樓層上，方便施工人員及物料的上、下操作。 3 nRF401芯片在樓層呼叫信號系統中的應用 在高層建筑施工過程中，由于施工計劃的安排，多個施工樓層有施工人員在進行交叉施工，這就造成了對施工人員及材料的不同需求，不同的施工樓層均可能有呼梯請求。為了提高施工升降機的運輸效率，解決各施工樓層與吊籠之間的信號聯系，設置樓層呼叫信號控制系統。 在各施工樓層設置呼叫信號按鈕，利用數字編碼技術將所有各呼梯按鈕連到呼叫信號總線。以34層為例，如果按傳統方法在每一施工層上設置上/下行呼叫按鈕，則信號線就需要66根，這勢必造成信號線多，成本高，為盡可能減少信號線的數量，本系統采用二進制數字編碼技術，即26=64，需6根信號線，再加2根電源線共需8根線就解決了問題。 呼叫信號控制系統中央處理單元采用8051單片機，經處理后的呼叫信號通過nRF401芯片發射輸出，在呼叫信號控制系統中將nRF401設置成單發射模式，nRF401與8051單片機連接原理圖如圖1所示。 圖1中，nRF401芯片“Txen”,“PWR-up”,“CS”端均接高電平，分別表示系統在上電后始終處于“發射模式”、“正常工作模式”和“工作頻道為通道1”。 樓層呼叫系統控制程序流程圖如圖2所示。 4 nRF401芯片在吊籠主控系統中的應用 主控制系統根據呼叫信號控制系統傳輸來的樓層呼叫信號控制吊籠的啟/停和選層、平層。兩吊籠主控制系統同時接收樓層呼叫系統發送來的呼叫信號,分別對呼叫信號進行處理并對各自主回路進行控制。 吊籠主控制系統硬件結構框圖如圖3所示。 吊籠主控制系統采用8051單片機為CPU，nRF401芯片發射/接收模式由程序控制，在接收由樓層呼叫系統發射來的呼叫信號時，將nRF401設置成接收模式。Dout、Din分別和單片機的Rxd和Txd端相連，作為發射和接收時的數據傳輸。CS、Txen分別和P1.1、P1.0端相連，由單片機的P1.1、P1.0端對其工作頻道和工作模式進行程序控制。 吊籠主控制系統軟件流程圖如圖4所示。 5 兩吊籠之間無線通信 在高層建筑施工中，由于施工升降機多為雙籠式結構。兩吊籠根據各施工樓層呼叫信號的需求，分別往返于各施工樓層之間進行施工人員、物料、設備的運輸。如果在收到某一呼叫信號后，兩吊籠都向這個施工層開去，勢必造成設備的浪費，降低運輸效率。為此，兩吊籠之間有必要互相聯系。當一個吊籠響應某一施工樓層的呼叫信號時，同時給另一個吊籠發出一個信號，這樣，另一個吊籠在收到該信號后即取消該樓層呼叫信號，轉而響應其它施工樓層的呼叫信號。反之，亦然。這樣兩個吊籠之間就避免運輸的沖突，提高了運輸效率。 兩個吊籠之間的相互聯系可以利用已有nRF401芯片實現。由于nRF401通信的雙向性，利用程序對其進行控制。在一個吊籠響應某一樓層呼叫信號時，程序將nRF401設置成發射狀態，將一信號發射出去，另一個吊籠為接收狀態，在收到另一吊籠發射來的信號時，自動從呼叫信號列表中將該目標層去掉。反之，亦然。這樣，兩個吊籠主控系統之間利用已有的nRF401芯片資源，進行二者之間的運行協調，降低了運行成本，提高了運輸效率。 通過利用無線收發芯片nRF401，實現了施工升降機樓層呼叫系統和吊籠主控系統之間的無線信號聯系，提高了施工升降機的自動化控制水平。