无线环境监测模拟装置

12目录摘要..............................................................3关键词............................................................3引言..............................................................31系统方案设计....................................................41.1设计任务....................................................41.2方案论证与选择..............................................41.2.1调制解调方式..............................................41.2.2载波频率..................................................41.2.3功放的选择................................................41.2.4单片机选型................................................51.3系统方案框图................................................52理论分析计算与电路设计........................................62.1发射部分.....................................................62.1.1耦合天线..................................................62.1.2发射机....................................................72.2接收部分....................................................82.2.13839a接收机.............................................82.2.1解调信号处理..............................................92.2传感器........................................................92.3.1光电传感器................................................92.3.2温度传感器................................................9...............................................................102.4信号处理.....................................................102.4.1终端：...................................................102.4.2探测节点.................................................113系统软件设计...................................................113.1.1码型设计.................................................123.1.2通信协议.................................................123.2程序流程图.................................................134、测试方法和测试结果............................................135、结束语........................................................14参考文献.........................................................15附录.............................................................163无线环境监测模拟装置摘要：本系统基于ASK(Amplitude-ShiftKeying)：幅移键控技术，监测终端和探测节点各含一套无线收发电路，实现了对周边温度和光照信息的探测。其中监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。本系统探测节点采用线圈耦合接收信号，实现了每个探测节点信息的转发功能，实现中继。探测节点同时采用AT89S52单片机处理数据,探测节点温度检测采用ds18b20温度传感器，光照检测采用普通光敏二极管。本电路的基本原理是：温度传感器、光敏二极管检测到温度、光照信号后送到单片机处理，处理后的信号再通过单片机的串行发送端口送到ASK调制电路进行调制，调制后的信号再通过线圈发送出去，监测终端通过线圈耦合接收到信号进行放大解调，再给终端的单片机处理，再通过1602液晶显示屏显示。本系统具有电路简单，传输距离远，低功耗等特点。关键词：线圈耦合无线环境监测ASKWirelessenvironmentmonitoringdeviceTheYuShuiQingguideteacherweiwuhissystembasedontheitineraryShiftKeyingAmplitude(of):-movedKeyingtechnology,monitoringterminalanddetectingnodecontainingthewirelesstransceivercircuit,asetofsurroundingtemperatureandlightinformationdetection.Whichcanbemeasuredrespectively,andtheterminalintothedetectingnode,andcanbedirectlycommunicationcandisplaythecurrentdetectionofcommunicationNumbersanddetectnodesambienttemperatureandlightinformation.Thissystemindetectingnodeusingcoilcoupling,eachreceivingsignaldetectionnodeoftheinformationtransmittedfunction,relay.DetectingnodeusingAT89S52SCMprocessingdata,thenodetemperaturedetectionusingtemperaturesensords18b20,usingordinarylightphotosensitivediode.Thebasicprincipleofthiscircuitis:temperaturesensor,photosensitivediodedetectedtemperature,lightsignalstochipaftertreatment,thesignalsentbyMCUserialporttoASKmodulationcircuitmodulation,modulatedbysendingoutagain,monitoringterminalcoilwindingcouplingtoreceivesignalsthroughamplificationdemodulation,giveterminalchipprocessing,againthroughtheLCDdisplay1602.Thissystemhasthesimplecircuit,thetransmissiondistance,lowpowerconsumption,Keywords:coilcouplingwirelessenvironmentmonitoringitinerary引言无线通信技术、无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有415万人成为新的无线用户。该课题的主要技术在于无线数据传输，研究该课题的主要意义在于让我们更加深入的了解无线数据传输的原理。本课题的研究对象是通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。在科学技术的快速发展，通信集成电路不断更新的今天，研究本课题应特别注意对电路功能和基本原理的理解。1系统方案设计1.1设计任务根据命题要求，设计并制作一套无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测与采集。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。每个装置由无线收发信机，耦合线圈（天线），传感器，信息处理器，显示器等多个模块构成，实现监测终端对不同探测节点周边环境信息的探测与采集。命题所要求系统具体的性能与术指标：实现无线数据通信；探测节点可预置编码，并不多于255个；温度测量范围0℃～100℃，绝对误差小于2℃；探测有无光照；探测时延小于5s；监测终端与探测节点通信距离不小于10cm，增加节点转发功能，通信距离不小于50cm；尽量降低整套装置的功耗。1.2方案论证与选择1.2.1调制解调方式数字通信中常用的调制方式有ASK，FSK，PSK等。由于探测节点由电池供电，而FSK或PSK调制解调方式需要的供电电压和功耗较高，所以我们选用功耗低且易于实现ASK调制解调方式。1.2.2载波频率对耦合线圈作为天线传递信息进行计算与分析，在发射功率一定的情况下，载频越高，天线指向性越强，则接收信号质量越好。受限于命题载波频率小于30MHz的要求，最终将载波频率定为12MHz，由晶体振荡器产生。1.2.3功放的选择由于探测节点的低电压供电要求使得功率放大在使用普通元件时变得相对困难，经测试，非门振荡器所产生的信号，经模拟电路处理，接50负载最低幅值达1.65V5（6.4mW），可以直接接到天线发射，无需再加功放电路。1.2.4单片机选型监测终端：监测终端可以采用5v电源供电，因此可以选用5V电源的单片机，我们采用了AT89S52单片机，At89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。AT89S52单片机具有编程容易，兼容性强等优点，出于AT89S52单片机是我们了解的比较深入，同时也是我们使用的比较多的单片机，所以我们选择AT89S52做我们监测终端的处理器。探测节点：探测节点是由两节电池3V供电，单片机必须选择更低电压的。在作品中，我们选择了STC12LE5A16S2。STC12LE5A16S2是一种更低功耗，与51系列单片机兼容的微处理器。1.3系统方案框图对每一个探测节点和检测终端都制作同样的收发信机，其结构示意图如图1所示。图1收发信机结构示意图数据发射：单片机串口发数据，经晶体ASK调制发射机将数据进行调制，再通过天线匹配网络，最终将信号经耦合线圈发送出。数据接收：耦合线圈接收射频信号，经选频进入接收机混频，然后差频出一个5M的中频信号，再通过接收机内的ASK解调电路将信号解调出来。输出基带信号，再经模拟信号处理获得数字信息[1]。62理论分析计算与电路设计2.1发射部分2.1.1耦合天线天线线圈等效电路如图2所示，其中LANT表示线