无线通信在环境监控中的应用.doc

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1、无线通信在环境监控中的应用摘要：本文详细的叙述了无线通信在环境监控中的应用，给出了无线通信模块在环境监控系统中的硬件设计、软件设计。关键词：无线通信；环境监控；通用串行总线;单片机；nRF401引言目前，在库房安防报警，家用安防报警，加油站易燃易暴气体检测，化工厂环境检测，重要机房安防报警等的数传大多采用有线的方式连接，采用有线的方式连接布线复杂、成本高、易老化。随着技术的发展，以及劳动力成本的日益上升，人身安全的重要性，无人值守监控系统的应用将越来越广泛。那么选择何种通信方式成为许多工程技术人员非常

2、关心的问题。目前，通过无线通信的方式传递数据是一种较为理想的选择，无线通信与有线相比有成本低，通信距离远，没有穿墙钻孔布线的烦恼等优点。下面以金路达科技电子有限公司生产的RF300无线收发模块为例详细介绍无线通信在环境监控中的通信硬件、通信软件设计。硬件设计金路达科技有限公司RF300RFModule的核心部分为nRF401,外加精心设计的内置天线，体积为37mmx47mm，具有体积小，功耗低的特点，传输距离为200米，传输最大速率为20kbit/s，外围接口电路简单，可直接与单片机的通用串行总线（U

3、ART）口连接。如图1所示RF300RFModule引脚功如下：VCC:正电源，接2.7~5.25VCS:频道选择，CS=0选择工作频道1即433.92MHZ，CS=1选择工作频道2即434.33MHZDOUT:数据输出，连接MCU串口RXDDIN:数据输入，连接MCU串口TXDGND:电源地PWR:节能控制，PWR=1正常工作状态，PWR=0低功耗状态TXN:发射接收控制，TXN=1时模块为发射状态，TXN=0时模块为接收状态RF300RFModule接口简单，本文将不作详细的叙述。图1系统硬件框图

4、MCU最小系统A/D放大/滤波传感器RF300RFModuleMCU最小系统MCU最小系统A/D放大/滤波传感器该系统硬件框图如图1，系统由一台主机和多台从机共同组成一套监控系统，从机MCU把从传感器采集的数据通过RF300RFModule转送到主机，主机根据情况对数据进行报警或按其它方式进行处理。软件设计在环境监控的无线通信系统中，无线通信软件设计特别重要，软件的好坏直接关系到系统的安全性、误码率、以及系统运行的速度。而在无线通信系统中通信部分软件设计最重要的是系统的通信协议，下面本文将详细介绍无线

5、软件通信协议、程序设计。1．协议数据包格式协议的笫一件事就是能够识别噪声和有效数椐，噪声是以随机字节出现的,没有明显的结合方式，噪声源可能产生任意字节的组合，在无线通信的过程中最好能通过一种协议能有效的抑制噪声的产生。通过测试和试验,发现0xFF后跟0XAA在噪声中不容易发生,传输协议应该在数据包前加开始字节0xFF后跟0xAA发送协议的开始应该以一个任意内容的字节(这是因为第一个字节的数椐在发送时容易丢失),然后是0xFF后跟一个0xAA;接收协议规定只接收以0xFF后跟0xAA开始的包.于是就可以

6、很方便的把以上系统的数据包格式定为：Lead1Lead2HeaderLengthUnitData1Data2●●●DatanChecksumLead为引导字节Leader1=0xFF;Leader2=0xAA;Header为数据包的命令字节,由此确定数据包的类型Length为数据包包含的Length字节之后的所有字节的长度Unit为RTU地址字节Data位数据包字节Checksum校验字节2．数据交换由于在整个系统中无线通信的频率采用一个频道433.92MHZ作为通信载波频率，所以整个系统的通信必须采

7、用分时技术将主机与多台从机之间的通信变成为主机与一台台从机进行点对点通信的多条链路的组合。以就是说主机必须采用扫描的方式逐台采集从机的数据。应答数据或状态主机从机请求数据或状态正误信息返回第一步第二步第三步图2数据交换框图主机与从机之间的数据交换方式如图2数据交换框图所示。首先，由主机向系统中某一从机发出请求数据或从机状态数据包。然后，当从机收到主机发来的数据包时从机作出相应的回答，如果从机有数局则发送数据包，如果没有数据则发送状态数据包。最后，当主机收到从机的应答数据并校验之后，主机将发送一个确认数

8、据包给从机，以确认从机数据包的正确性。如果数据在传输的过程中有数局丢失，主机将要求从机重新发送数据，直到数据全部正确为止。3．数据解包程序设计解包是将有效的数据从噪声和随机数据中区别出来的过程，解包程序的好坏直接影响到系统识别有效数据的能力，好的解包程序能有效的辨别正确数据，降低误码率，提高系统通信的速度。程序采用C51单片机语言编写，其主控程序流程图如图3、图4所示。图4从机程序流成图开始收到头字节？存储数据记数器记数接收完毕？复位记数器校验正确？有效