【文章內(nèi)容簡介】 線傳感器作為系統(tǒng)的無線傳感器。~ 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。極低的電流消耗：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為0dBm ，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。對(duì)于短距離比較合適，編程不難，功耗低最大值為60mw，在空中傳輸?shù)乃俾蔬_(dá)到1Mbps。因?yàn)樗看巫畲笾荒軅鬏?2有效字節(jié)寬度，所以不適合數(shù)據(jù)量較大的場合。該芯片價(jià)格便宜。通過多次對(duì)該無線傳輸器使用方面的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于NRF24L01的編程及模塊原理非常了解。方案二：PTR2000無線傳輸模塊作為系統(tǒng)的無線傳感器。無線收發(fā)一體數(shù)傳MODEM模塊PTR2000芯片性能優(yōu)異，在業(yè)界居領(lǐng)先水平，它的顯著特點(diǎn)是所需外圍元件少，因而設(shè)計(jì)非常方便。該模板塊在內(nèi)部集成了高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制/解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。以往設(shè)計(jì)無線數(shù)傳產(chǎn)品常常需要相當(dāng)?shù)臒o線電專業(yè)知識(shí)和昂貴的專業(yè)設(shè)備，而且傳統(tǒng)的電路方案不是電路太復(fù)雜就是調(diào)試?yán)щy而令人望而卻步，以至影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。PTR2000的出現(xiàn)，使人們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困擾。該器件采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式，其工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這些優(yōu)異特性使得PTR2000非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。另外，由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。PTR2000的主要特征如下：該器件將接收和發(fā)射合接為一體；工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433MHZ；采用FSK調(diào)制/解調(diào)，可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入/輸出，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合；采用DDS（直接數(shù)據(jù)合成）+PLL頻率合成技術(shù)，因而頻率穩(wěn)定性極好；靈敏度高達(dá)—105bBm。工作電壓低（），功耗小，接收待機(jī)狀態(tài)電流僅為8μA；具有兩個(gè)頻道，可滿足需要多信道工作的場合；工作速率最高達(dá)20kbit/s(也可在較抵速率下工作，如9600bps)。超小體積，約40275mm?？芍苯优cMCU的串口進(jìn)行連接（如8031），也可以通過MAX232與計(jì)算機(jī)接口，軟件編程非常方便；標(biāo)準(zhǔn)的DIR引腳間距更適合于趼、嵌入式設(shè)備。它的應(yīng)用也極廣，包括：單片無線收、發(fā)一體無線數(shù)傳模塊PTR2000可廣泛用于遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象控制、機(jī)器人控制、無線/230/422/485數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)认到y(tǒng)。由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏的設(shè)計(jì)，因此使用時(shí)無需申請(qǐng)?jiān)S可證，開闊地時(shí)的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000米。PTR2000采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式，其工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這些優(yōu)異特性使得PTR200非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。另外，由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。但是由于未使用過，會(huì)在以后的實(shí)驗(yàn)中，試著嘗試使用功能更強(qiáng)大的該模塊。由第二章需求分析可知，要通過無線傳感器把各個(gè)氣體傳感器的獲得的檢測值發(fā)送到主控模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)無線模塊發(fā)射對(duì)應(yīng)一個(gè)無線模塊接收，從而要對(duì)該模塊使用相當(dāng)嫻熟才能實(shí)現(xiàn)，所以兩種方案相較，采用NRF24L01，由于熟練地操作及對(duì)其功能了解，故選擇NRF24L01。、溫濕度傳感器選擇溫濕度傳感器為本系統(tǒng)提供室內(nèi)環(huán)境變量的主要檢測功能，選擇良好的溫濕度傳感器應(yīng)該具備檢測內(nèi)容全、靈敏度高、檢測范圍廣、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)，故選擇合適的它至關(guān)重要。方案一：采用PT100溫度傳感器作為系統(tǒng)的溫度傳感器。LMPT100、LMPT1000、WDPT100、WDPT1000是一種新型的熱電阻溫度傳感器采集模塊，利用它可以實(shí)現(xiàn)兩路現(xiàn)場溫度的采集，同時(shí)利用其自身的RS－485總線串行通信接口可以方便地和環(huán)境監(jiān)控主機(jī)或其他工控主機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。工作于40℃～85℃(主機(jī)范圍，不是外接的傳感器范圍)工業(yè)級(jí)PT100、PT1000熱電阻采集模塊，按顯示方式分有不帶LCD顯示的WD系列(WDPT100、WDPT1000)和帶LCD顯示的LM系列(LMPT100、PT1000)兩類。采集溫度范圍為－200℃～+200℃，℃；℃。PT100、PT1000熱電阻采集模塊可通過隔離的485通訊接口與RS－485局域控制網(wǎng)組網(wǎng)連接，RS－485最多允許32個(gè)PT100、PT1000熱電阻采集模塊掛在同一總線上，但如采用LinkMax的RS－485中繼器，則可將多達(dá)256個(gè)PT100、PT1000熱電阻采集模塊連到同一網(wǎng)絡(luò)，且最大通信距離為1200m。在將PT100、PT1000熱電阻采集模塊安裝入網(wǎng)前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行配置，并首先應(yīng)將模塊的波特率與網(wǎng)絡(luò)的波特率設(shè)為一致，同時(shí)應(yīng)分別設(shè)置PT100、PT1000熱電阻采集模塊為不同的地址，防止各PT100、PT1000熱電阻采集模塊的地址沖突。將PT100、PT1000熱電阻采集模塊正確連接后，主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令即可使PT100、PT1000熱電阻采集模塊將數(shù)據(jù)送回主機(jī)。PT100、PT1000熱電阻采集模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)每秒鐘更新一次，并周期性地更新LCD顯示屏的顯示數(shù)據(jù)(僅LM系列)。WD系列用于不需要顯示溫度的場合，如戶外ATM機(jī)柜，該系列為DIN導(dǎo)軌安裝型外殼。LM系列除可完成溫度采集外，還可以預(yù)先設(shè)置溫度的上下限報(bào)警值，當(dāng)環(huán)境參數(shù)超過該設(shè)定值時(shí)，機(jī)內(nèi)蜂鳴器立即響起報(bào)警聲。PT100、PT1000熱電阻采集模塊是一種具有廣泛應(yīng)用前景的全數(shù)字化PT100、PT1000熱電阻采集模塊，使用該模塊可使溫度監(jiān)控變得十分容易，PT100、PT1000熱電阻采集模塊可接兩線制、三線制、四線制PT100、PT1000熱電阻，當(dāng)采用三線四線時(shí)，模塊可對(duì)線阻進(jìn)行有效地補(bǔ)償。使電纜的長度不影響采集精度。該模塊在環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，具有極優(yōu)的性價(jià)比。PT100、PT1000熱電阻采集模塊還可和LM8052NET配合，組成TCP/IP的溫度采集網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集溫度。方案二：采用DS18B20溫度傳感器作為系統(tǒng)的溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。技術(shù)性能描述：l 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。l 測溫范圍 －55℃～+125℃，℃。l 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。l 工作電源: 3~5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源）。l 在使用中不需要任何外圍元件l 測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送l 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6。l 適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。l 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選。l PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。它是一線式數(shù)字傳感器，具有3引腳TO—92小體積封裝形式；CPU只需要一根端口線與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 方案三：采用HS1101濕度傳感器作為本系統(tǒng)的濕度傳感器。HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，高精度2%，極好的線性輸出，199%RH濕度量程，40到100攝氏度的溫度工作范圍，響應(yīng)時(shí)間5秒；濕度輸出受溫度影響極小，5VDC供電，0～20%RH典型輸出1～，精度：177。2%RH（1～20%RH范圍），相對(duì)于同類產(chǎn)品價(jià)格極低，適合用于低濕及露點(diǎn)測量需要的場合，如干燥箱、電纜充氣設(shè)備中干燥氣體濕度，防腐蝕性氣體，常溫使用無需溫度補(bǔ)償，無需校準(zhǔn)，典型值180pf@55%RH，長期穩(wěn)定性及可靠性，%RH/年，用HS1101做的頻率輸出濕度模塊，適用于需要精確可靠檢測濕度的OEM用戶，有很小的易于安裝 的接頭，可以非常節(jié)省成本的機(jī)械自動(dòng)安裝。由于它是線性的頻率輸出濕度檢測模塊，高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性，低成本，能到了廣泛應(yīng)用。方案四：采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器作為系統(tǒng)的溫濕度傳感器。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。技術(shù)參數(shù)：l 供電電壓：~ DC。l 輸 出：單總線數(shù)字信號(hào)。l 測量范圍：濕度2090%RH，溫度0~50℃。l 測量精度：濕度+5%RH，溫度+2℃。l 分 辨 率：濕度1%RH，溫度1℃。l 互 換 性：可完全互換。l 長期穩(wěn)定性：177。1%RH/年。同時(shí)具有應(yīng)用領(lǐng)域，包括：暖通空調(diào)、測試及檢測設(shè)備、汽車數(shù)據(jù)記錄器、消費(fèi)品、自動(dòng)控制、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、除濕器等領(lǐng)域。具有的特性包括：相對(duì)濕度和溫度測量、全部校準(zhǔn)、數(shù)字輸出、卓越的長期穩(wěn)定性、無需額外部件、超長的信號(hào)傳輸距離、超低能耗、4引腳安裝、完全互換等。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。由第二章需求分析可知，該系統(tǒng)是需要檢測溫度和濕度等環(huán)境變量，根據(jù)以上方案得，DHT11可以同時(shí)測量溫度和濕度兩個(gè)環(huán)境變量，并且其他需求參數(shù)也基本滿足，故選擇DHT11溫濕度傳感器作為測量工具。、煙霧傳感器選擇煙霧傳感器為本系統(tǒng)提供室內(nèi)環(huán)境變量的主要檢測功能，選擇良好的煙霧傳感器應(yīng)該具備檢測內(nèi)容全、靈敏度高、檢測范圍廣、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)，故選擇合適的它至關(guān)重要。方案一：采用MQ2型煙霧傳感器作為系統(tǒng)的煙霧傳感器。MQ2氣體傳感器所采用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。主要特點(diǎn)及應(yīng)用包括：在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度、對(duì)液化氣和丙烷和氫氣的靈敏度較高、長壽命、低成本、簡單的驅(qū)動(dòng)電路即可、家庭用氣體泄漏報(bào)警器、工業(yè)用可燃?xì)怏w報(bào)警器、便攜式氣體檢測器等。根據(jù)它的技術(shù)參數(shù)可知MQ2型氣敏傳感器能夠在常溫環(huán)境中對(duì)煙霧氣體濃度進(jìn)行檢測并不需要做溫度補(bǔ)償，它是由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件制成的半導(dǎo)體傳感器。將煙霧濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測、控制和報(bào)警系統(tǒng)。方案二：采用集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件作為系統(tǒng)的煙霧傳感器。AD590是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。由于AD590是電流型溫度傳感器，它的輸入同絕對(duì)溫度成正比，即1uA/k，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負(fù)極接出一個(gè)10kΩ的電阻R1和一個(gè)100Ω的可調(diào)電阻W，將電流量變成為電壓量送入ADC0809。通過調(diào)節(jié)電阻，便可在輸出端VT獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10mV/K?；馂?zāi)中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測CO2和CO，甲烷、煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。當(dāng)TGS202探測到CO2或CO時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（%）時(shí)，VA端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為3V）。 由第二章需求分析知，需要多個(gè)煙霧傳感器進(jìn)行同時(shí)測量，MQ2型煙霧傳感器和“集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件”想比，電路簡單、操作容易，性價(jià)比高，功能基本相同。MQ2型煙霧傳感器滿足系統(tǒng)要求，故選擇MQ2型煙霧傳感器。、GSM短信模塊選擇GSM短信模塊為本系統(tǒng)提供的短信發(fā)送功能，在報(bào)警的同