【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ～３．０Ｖ，相當(dāng)于０～３０００ｐｐｍ的濃度，并有中繼轉(zhuǎn)接控制口，可輸出高、低兩種門(mén)限信號(hào)以供外接控制使用。TGS4160傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測(cè)量范圍：０～５０００ｐｐｍ；使用壽命：２０００天；加熱器電壓：５．０177。０．２ＶＤＣ；加熱器電流：２５０ｍＡ；加熱器功耗：１．２５Ｗ；內(nèi)部熱敏電阻（補(bǔ)償用）：１００ｋΩ177。５％；使用溫度：－１０～＋５０℃使用濕度：５～９５％ＲＨ；產(chǎn)品尺寸：最大外徑Φ２４ｍｍ，高２４ｍｍ，引腳長(zhǎng)５．８ｍｍ。TGS4160二氧化碳傳感器是一種內(nèi)含熱敏電阻的混合式CO2敏感元件。該元件在兩個(gè)電極之間充有陽(yáng)離子固體電解質(zhì)。它的陰極由鋰碳酸鹽和鍍金材料制成，而陽(yáng)極只是鍍金材料。該敏感元件的基襯是用對(duì)苯二酯聚乙烯和玻璃纖維加固，然后采用不銹鋼網(wǎng)做圓柱型封裝。元件的內(nèi)層采用１００目雙層不銹鋼網(wǎng)套在鍍鎳銅環(huán)上，并用高強(qiáng)度樹(shù)脂粘合劑與基襯固定在一起。其外層頂蓋上又罩上了一層６０目的不銹鋼網(wǎng)。為了達(dá)到降低干擾氣體影響的目的，TGS4160在內(nèi)外兩層不銹鋼網(wǎng)之間還填充有吸附材料（沸石）。傳感器的６個(gè)引腳通過(guò)０．１ｍｍ的箔導(dǎo)線與內(nèi)部相連。其等效的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖１所示。圖中，陽(yáng)極與傳感器的第３腳Ｓ（＋）相連，陰極與傳感器的第４腳Ｓ（－）相連，Ｐｔ加熱器與傳感器的第１，６腳相連，內(nèi)部熱敏電阻與傳感器的第２，５腳相連。內(nèi)部熱敏電阻的作用是通過(guò)該電阻探測(cè)環(huán)境溫度，以便對(duì)該傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而使校正后的測(cè)量值更加準(zhǔn)確。圖1 TGS4160等效內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)際情況本案選用TGS4160模塊。本案中終端數(shù)據(jù)傳輸是指數(shù)據(jù)接收終端（PC下位機(jī)）到顯示設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。方案一：采用串口傳輸方案二：采用USB線纜傳輸考慮到USB 接口設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是即插即用、支持熱插拔、傳輸速度快、可通過(guò)擴(kuò)展連接多達(dá)127個(gè) USB 設(shè)備，不用擔(dān)心 USB 加密鎖與打印機(jī)等外設(shè)的沖突。使用更方便。綜合本案特點(diǎn)所以選用方案二采用USB傳輸數(shù)據(jù)。本案中的終端顯示是指本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示。方案一：采用液晶屏顯示方案二：利用PC機(jī)窗口顯示顯示PC機(jī)窗口顯示具有造價(jià)低、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單（比如可以多窗口顯示便于系統(tǒng)集成等利于綜合管理等）成本低廉等特點(diǎn)。綜合考慮本案采用PC機(jī)窗口顯示方案。~， V～ V。為了盡量的節(jié)省成本提高電源效率和系統(tǒng)的低功耗。因此本方案采取以下供電方案① （包含24L01）②  AD轉(zhuǎn)換電路模塊AD的原理及結(jié)構(gòu)（此處DAC改為ADC）D/A轉(zhuǎn)換器的作用是把數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成于此數(shù)字量成正比的模擬信號(hào)，為單片機(jī)在模擬環(huán)境中的應(yīng)用提供了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口。目前單片機(jī)使用的D/A轉(zhuǎn)換電路多是以集成D/A芯片的形式出現(xiàn)的，其轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在幾十納秒到極為秒之間，轉(zhuǎn)換精度按芯片位數(shù)分為8位，10位，12位，16位等。下文以ADC0809簡(jiǎn)單介紹ADC工作的原理ADC0809是目前應(yīng)用較為廣泛的8位D/A轉(zhuǎn)換芯片之一，單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作，電流建立時(shí)間為1us，CMOS工藝，低功耗20mW，可雙緩沖、單緩沖或直接數(shù)字輸入。具有與微機(jī)接口簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換控制容易，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。以下為ADC0809與單片機(jī)之間的借口與時(shí)序操作圖圖5 從它的借口圖與時(shí)序看到ADC0809工作是需要接外部振蕩器與門(mén)非門(mén)等外圍器件，采用該方案會(huì)造成系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜增加系統(tǒng)成本降低抗干擾能力。加上其分辨率只有8位因此本設(shè)計(jì)方案中不采用該ADC采用C 8051F 內(nèi)部ADC。 C8051F內(nèi)部ADCC8051F系列內(nèi)部都有一個(gè)ADC子系統(tǒng)。除C8051F230/1/6之外由逐次逼近型ADC多通道模擬輸入選擇器和可編程增益放大器組成ADC工作在100ksps的最大采樣速率時(shí)可提供真正的8位10位或12位精度ADC完全由CIP51通過(guò)特殊功能寄存器控制系統(tǒng)控制器還可以關(guān)斷ADC以節(jié)省功耗。其內(nèi)部還有一個(gè)可編程增益放大器。 。 A/D轉(zhuǎn)換可以有4種啟動(dòng)方式軟件命令定時(shí)器2溢出定時(shí)器3溢出或外部信號(hào)輸入允許用軟件事件硬件信號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換或進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)換一次轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生一個(gè)中斷或者用軟件查詢來(lái)判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束在轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)字被鎖存到特殊功能寄存器中對(duì)于10位或12位ADC可以用軟件控制數(shù)據(jù)字為左對(duì)齊或右對(duì)齊格式由上可知C8051F的內(nèi)部ADC最高分辨率為10為而ADC0809只有8位而且采用內(nèi)部ADC無(wú)需復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)加上其多種靈活的ADC觸發(fā)轉(zhuǎn)換方式為系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)提供了可能，這種有點(diǎn)特別是對(duì)工作在復(fù)雜環(huán)境中的移動(dòng)設(shè)備具有重要意義。低成本、低功耗和對(duì)等通信，是短距離無(wú)線通信技術(shù)的三大重要特征和優(yōu)勢(shì)[3]。首先，低成本是短距離無(wú)線通信的客觀要求，因?yàn)楦鞣N通信終端的產(chǎn)銷(xiāo)量都很大，要提供終端間的直通能力，沒(méi)有足夠低的成本是很難推廣的。其次，低功耗是相對(duì)其他無(wú)線通信技術(shù)而言的一個(gè)特點(diǎn)，這與其通信距離短這個(gè)先天特點(diǎn)密切相關(guān)，由于傳播距離近，遇到障礙物的幾率也小，發(fā)射功率普遍都很低，通常在1毫瓦量級(jí)。短距離無(wú)線通信技術(shù)的范圍很廣，在一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過(guò)無(wú)線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內(nèi)，通常是幾十米內(nèi)，就可以稱為短距離無(wú)線通信。目前幾種主流的短距離無(wú)線通信技術(shù)包括：高速WPAN技術(shù)；UWB高速無(wú)線通信技術(shù)，包括MBOFDM、DSUWB；WirelessUSB是一個(gè)全新無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，可提供簡(jiǎn)單、可靠的低成本無(wú)線解決方案，幫助用戶實(shí)現(xiàn)無(wú)線功能。\Zigbee，Zigbee是一種低速短距離無(wú)線通信技術(shù)。它的出發(fā)點(diǎn)是希望發(fā)展一種拓展性強(qiáng)、易建的低成本無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)低耗電、 雙向傳輸和感應(yīng)功能等特色。，其物理層的標(biāo)準(zhǔn)可能采用低速UWB技術(shù)。，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作還由藍(lán)牙開(kāi)發(fā)小組SIG負(fù)責(zé)[4]。RFID是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。RFID技術(shù)的發(fā)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展，包括芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、電磁傳播技術(shù)、數(shù)據(jù)交換與編碼技術(shù)等。一套典型的RFID系統(tǒng)有電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和信息處理系統(tǒng)組成。電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器配合完成對(duì)被識(shí)別對(duì)象的信息采集功能；信息處理系統(tǒng)則根據(jù)需求承擔(dān)相應(yīng)的信息控制和處理工作。高速WPAN，目前主要應(yīng)用于連接下一代便攜式消費(fèi)和通信設(shè)備。它支持各種高速率的多媒體應(yīng)用、高質(zhì)量聲像配送、多兆字節(jié)音樂(lè)和圖像文檔傳送等。低速WPAN，主要用于家庭、工廠與倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)控制，安全監(jiān)視、保健監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)視，軍事行動(dòng)、消防隊(duì)員操作指揮，貨單自動(dòng)更新、庫(kù)存實(shí)時(shí)跟蹤以及游戲和互動(dòng)玩具等方面的低俗應(yīng)用。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用在車(chē)輛監(jiān)控、遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線抄表、門(mén)禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無(wú)線232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。主要技術(shù)指標(biāo)： 　　1。通訊方式：調(diào)幅AM 　　2。工作頻率：315MHZ/433MHZ 　　3。頻率穩(wěn)定度：177。75KHZ 　　4。發(fā)射功率：≤500mW 　　5。靜態(tài)電流：≤ 　　6。發(fā)射電流：3～50mA 7。工作電壓：DC 3～12V　 nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件, GHz～ GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA。接收時(shí)， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 　　nRF24L01主要特性如下： 　　GFSK調(diào)制； 　　硬件集成OSI鏈路層。 　　具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能。 　　片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和CRC校驗(yàn)碼。 　　數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s。 　　SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s。 　　125個(gè)頻道： 　　與其他nRF24系列射頻器件相兼容。 　　QFN20引腳4 mm4 mm封裝。 V～ V。 2. 引腳功能及描述 nRF24L01的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： nRF24L01封裝圖CE：使能發(fā)射或接收。 　　CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引腳端，微處理器可通過(guò)此引腳配置nRF24L01： 　　IRQ：中斷標(biāo)志位；　　VDD：電源輸入端； 　　VSS：電源地；　　XC2，XC1：晶體振蕩器引腳。 　　VDD_PA：為功率放大器供電， V； 　　ANT1,ANT2：天線接口；IREF：參考電流輸入。 通過(guò)配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表所示。 ：模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)射模式101→0停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式2101TXFIFO為空待機(jī)模式110無(wú)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦? 　　待機(jī)模式1主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的；　　待機(jī)模式2則是在當(dāng)FIFO寄存器為空且CE=1時(shí)進(jìn)入此模式；　　待機(jī)模式下，所有配置字仍然保留。 在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí)nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 　　發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照