【正文】 文研究的意義 2第2章 方案設計 4 4 4 主機控制模塊 5 顯示模塊 5 無線收發(fā)模塊 5第三章 系統(tǒng)軟件設計 63．1系統(tǒng)通信軟件設計主機CPU程序框圖 63．2系統(tǒng)通信軟件設計從機CPU程序框圖 73．3．溫度模塊的設計 8第四章 無線模塊設計 11 11 13第五章 硬件設計 17結論 18參考文獻 19 WORD格式整理 第1章 緒論 概述環(huán)境監(jiān)測是一項復雜而又十分細致的工作，溫度、濕度、光強、風速、風向監(jiān)測的工作量很大，一般不允許出錯，如果實行手工操作，須人手進行大量復雜的工作，這就會耗費工作人員大量的時間和精力，計算機進行監(jiān)測控制時，不僅能夠保證溫濕度等準確無誤、而且快速及時，便于工作人員進行隨時的監(jiān)督與控制。 無線環(huán)境監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀進入21世紀后，無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡迎來了新一輪的大規(guī)模研究和開發(fā)，出現(xiàn)了眾多的用于軍事的研究項目。例如美國陸軍的“靈巧傳感器網(wǎng)絡通信”項目、“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸表椖俊ⅰ皯?zhàn)場環(huán)境偵察與監(jiān)視系統(tǒng)”項目，還有美國海軍的“傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)”項目、“網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)”項目等。這些項目的研究使得美國陸軍和海軍提高了作戰(zhàn)能力，極其顯著的是，軍隊的情報偵察和獲取水平產(chǎn)生了質的飛躍。我們可以看到無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡是新一代的傳感器網(wǎng)絡，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領域帶來深遠影響。 溫度傳感器的概況最早的溫度計是近代科學之父伽利略于1597年提出的，它是利用空氣熱膨脹原理的溫度計。然而這種溫度計使用不便，因此開發(fā)了利用酒精和水銀熱膨脹的熱體溫度計，這就是最初機械溫度計。隨著測量技術的發(fā)展，出現(xiàn)了溫度傳感器，例如熱電偶，它是基于塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電勢效應而制成的。還有熱敏電阻，它是根據(jù)金屬和半導體的電阻隨溫度的變化而變化的原理而制成的傳感器。這些都屬于基于物理原理的傳感器。而后，又出現(xiàn)了基于模擬電子技術的PN結傳感器，晶體溫度傳感器等等嘲。當今，由于用于感溫的敏感材料越來越多，溫度傳感器的種類也越來越多。特別是隨著計算機技術和電子技術的發(fā)展，各種集成式、電子式的溫度傳感器相繼出現(xiàn)，使溫度傳感技術已經(jīng)相當成熟。我們用的DS18B20就是數(shù)字溫度的一個傳感器，DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。近年來， 隨著無線通信技術的發(fā)展， 無線通訊設備的集成化越來越高。本文介紹了一種選用高性能、低功耗的傳輸模塊。nRF24L01建立一個完整的系統(tǒng)所需的外部元件是晶振、電阻、電容和低成本的MCU,MCU和nRF24L01通過異步串行口或同步串行口連接。nRF24L01 內嵌了ANT協(xié)議,可以方便地組建無線網(wǎng)絡。ANT是一個無線個人局域網(wǎng)（PAN）通訊技術,可以確保連接數(shù)據(jù)完整性,并是一個低成本、低功耗無線網(wǎng)絡協(xié)議。該協(xié)議調制方式是采用GFSK調制,支持星型和端對端等多種組網(wǎng)形式,支持的節(jié)點是2到數(shù)千個以上所以,它不但威脅到藍牙應用還威脅到Zigbee 應用。NRF24L01 是NORDIC 公司最近生產(chǎn)的一款無線通信通信芯片，采用FSK 調制，內部集成NORDIC 自己Enhanced Short Burst 協(xié)議。可以實現(xiàn)點對點或是1 對6 的無線通信。無線通信速度可以達到2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模塊的GERBER 文件，可以直接加工生產(chǎn)。嵌入式工程師或是單片機愛好者只需要為單片機系統(tǒng)預留5 個GPIO，1 個中斷輸入引腳，就可以很容易實現(xiàn)無線通信的功能，非常適合用來為MCU 系統(tǒng)構建無線通信功能。 本文研究的意義無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡有著巨大的應用前景，被認為是將對21 世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的傳感器應用領域包括：軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、建筑物監(jiān)測等等。隨著傳感器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發(fā)展和完善，各種傳感器網(wǎng)絡將遍布我們生活環(huán)境，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”。以下簡要介紹傳感器網(wǎng)絡的一些應用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面也有重要的應用，最新的農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以對農(nóng)作物長勢、農(nóng)業(yè)災害和土壤墑情、氣候變化等進行監(jiān)測，從而確保農(nóng)作物正常生長。在農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，每個無線農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測節(jié)點有單片機構成，在每個節(jié)點上配置了不同的傳感器，包括溫度、濕度、光照、鹽堿度等。節(jié)點間的距離可以達到百米以上，幾百個這樣的無線節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡，可覆蓋百畝以上的土地。每個節(jié)點既實時監(jiān)視該點附近的溫度、濕度等情況，同時也無線雙向中轉信息，將信息傳輸?shù)教炀€范圍內的其他節(jié)點上，這樣即使某節(jié)點故障，附近的節(jié)點也可以建立新的通信鏈路，確保通信暢通。這樣的一套智能無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，不僅可以自動監(jiān)視農(nóng)作物環(huán)境，而且能在環(huán)境氣候發(fā)生災害性變化時及時發(fā)出警報。另外，如果加裝相應功能的傳感器，還可以為高價值農(nóng)業(yè)產(chǎn)品提供防盜功能。在工業(yè)方面，由于現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長時間停留在現(xiàn)場觀察設備是否運行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個環(huán)境相對好的操控室內，工作人員可以在這里將控制指令傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行模塊進行各種操作。這樣就會產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問題，由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設很多很長的通訊線，浪費資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯誤換線困難。而且，當數(shù)據(jù)采集點處于運動狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無法鋪設電纜時，數(shù)據(jù)甚至無法傳輸，此時便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M行數(shù)據(jù)采集。 WORD格式整理 第2章 方案設計當將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準確獲得被測信號是其核心任務；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質量。 根據(jù)題目要求本作品可以分為以下幾部分：顯示模塊、主機控制模塊、無線收發(fā)模塊和環(huán)境溫度光照檢測模塊。 在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣，然后進行AD 轉換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸、多點測量切 換及放大電路零點漂移等造成的誤差問題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度， 輸出信號全數(shù)字化，便于控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路，且該芯片的 物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件。DS18B20的最大特點之一采用了單總 線的數(shù)據(jù)傳輸，測溫系統(tǒng)的電路就比較簡單，體積也不大，TMS320LF2407 DSP評估 板只需要一個I/O就可以帶驅動多個DS18B20，容易實現(xiàn)多點測量，輕松的組建傳 感器網(wǎng)絡。 主機控制模塊 方案一：采用51單片