无线环境监测装置正文已修改

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1、无线环境监测装置摘要摘要：本无线环境检测装置采用单片机为主控制器。设计的主要思路是通过传感器监测环境温度的变化和光照的有无，并将采集的数据传输给单片机（MCU）进行初步处理，再通过带有自定义无线传输协议的电路传送给控制终端，并在控制终端上显示采集到的环境信息。关键字：无线传输；传输协议；传感器；目录1引言12方案设计12.1各模块电路的方案选择与论证12.1.1主机控制模块12.1.2显示模块12.1.3温度光照检测模块12.1.4无线收发模块22.2模块的最终选择23系统电路分析23.1发射电路分析23.2其他电路请见附表34硬件的设计与实现34.1无线收发模块33.2温度与

2、光照的检测部分33.3显示模块34软件设计34.1子程序流程图34.2主程序流程图45系统测试45.1测试方法与仪器45.1.1测量方法45.1.2测量用到的仪器45.2测试的结果45.3结果分析56结论5参考文献6附录1：电路图图纸7附录2：程序清单91引言现代工业对环境温度、光照的控制要求越来越高，许多车间在生产特定产品时都需要对车间温度、光照进行监控，本作品能满足市场对这类产品的需求。本作品用光电三极管、温度传感器收集环境数据，用单片机控制无线发射模块发射数据，无线接收模块接收，同时用单片机将传送的数据显示在液晶显示屏上。软件采用C语言编程。本作品具有能耗低、传播距离远、

3、探测灵敏度高等优点。2方案设计根据题目要求本作品可以分为以下几部分：显示模块、主机控制模块、无线收发模块和环境温度光照检测模块，如图2.1所示。图2.1系统方案设计模块图2.1各模块电路的方案选择与论证2.1.1主机控制模块方案一：采用51单片机控制系统。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，能满足题目要求。方案二：采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）作为系统的控制核心。由于FPGA具有强大的资源，使用方便灵活，易于进行功能扩展，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。但其成本偏

4、高，引脚较多，硬件电路布线复杂。根据以上具体分析选择方案一。2.1.2显示模块方案一：采用液晶显示屏。液晶显示屏（LCD）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。方案二：采用四位七段数码显示管分别显示光照的有无、温度的百、十、个位。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。根据题目要求选择方案一。2.1.3温度光照检测模块温度传感器的选择方案:12方案一：采用热敏电阻，此元件虽然价格便宜，但是其非线性特性会影响系统精度。方

5、案二：选用美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20。DS18B20为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。此器件具有体积小、抗干扰强、价格便宜、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求根据以上分析选择方案二。因为只需检测光的有无，所以可以选择灵敏度较好的光敏三级管。2.1.4无线收发模块方案一：非编码方案采用模拟信号发送，模拟信号传输，模拟信号接收。此方案的特点是使用元件简单，价格便宜，但是与数字电路的融合性差，对数据处理带来很多不变。方案二：编码方案采用专业的无线信号编解码芯片，从而实现数字信

6、号的输入，模拟信号的传输，数字信号的输出。因本设计采用MCU做主控芯片，为了便于信息的处理，故选择方案二。2.1模块的最终选择根据以上分析并结合具体的条件，最终选择如下模块：1.主机控制模块采用51单片机用以实现对LCD显示、信息的传送、温度的采集、光照的探测。2.显示模块用液晶显示器用来显示实时温度及光照的有无。3.光照检测模块采用光敏三极管，温度探测模块采用采用数字温度传感器DS18B20。4.无线收发模块采用TX-2B/RX-2B芯片作为编解码芯片。3系统电路分析3.1发射电路分析根据题目要求，本系统的载波频率低于30MHz，考虑到电路设计和调试的方便，采用石英晶体作为振

7、荡器。石英晶体的等效为静态电容和电感、电阻、电容并联起来的电路。忽略电阻的影响，可以看出石英晶体具有俩个谐振频率：一个是由电感、电阻、电容串联谐振频率：（3.1.1）12另一个是由电感、电阻、电容并联谐振频率：（3.1.2）这样使得等效电感的电抗曲线非常陡峭，故采用此电路。3.2其他电路请见附表2硬件的设计与实现2.1无线收发模块该模块是系统中除单片机外的核心模块，TX-2B/RX-2B内部已含有编码和解码电路，无需在后续的电路中对接收到的信号进行软件编程解码，因此硬件电路简单。RX-2B包