【導(dǎo)讀】對(duì)重點(diǎn)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行詳述；然后對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述；最后進(jìn)行系。統(tǒng)測(cè)試并分析測(cè)試結(jié)果，進(jìn)而對(duì)本課題的工作進(jìn)行總結(jié)，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提出設(shè)想。監(jiān)測(cè)的全新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。控制，以及信號(hào)濾波、零點(diǎn)漂移的抑制。軟件設(shè)計(jì)包括瓦斯氣體濃度的采集，節(jié)點(diǎn)間的。此外，本文實(shí)現(xiàn)了基，本設(shè)。的應(yīng)用，達(dá)到了煤礦安全監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：瓦斯傳感器；無線傳感網(wǎng)；AT89C52；Zigbee;

　　

【正文】 電壓工作不足，造成單片機(jī)解碼不正確。 在無線傳輸時(shí)，抗干擾是非常重要的，常用抗干擾措施，是在硬件電路中采用電源濾波、電源穩(wěn)壓、數(shù)字地與模擬地隔離。在設(shè)計(jì)中，除采用上述方法外，還根據(jù)干擾信號(hào)與有效信號(hào)波形特征異同點(diǎn)，采用軟件識(shí)別干擾信號(hào)和有效信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)“抗干擾”目的。當(dāng)遙控器不發(fā)射時(shí)，由于空氣中各雜波干擾，接收模塊的信號(hào)輸出端仍然會(huì)有干擾信號(hào)。觀察其特征，低電平最長(zhǎng)為 3 000μ s，最短數(shù)十微秒；高電平最長(zhǎng) 500μ s，最短數(shù)微秒 .與發(fā)射時(shí)接收到的規(guī)則波形 (即非有效信 號(hào) )相比較，低電平為 1400μ s 的信號(hào)，是有效信號(hào)，而不是干擾信號(hào)。并將 A0～ A34 個(gè)地址焊接到高電平上作為發(fā)射編碼信號(hào)的幀前碼，可解決誤碼率和干擾問題。 瓦斯傳感器是為了在地下采礦區(qū)檢測(cè)瓦斯氣體的濃度而設(shè)計(jì)的，其主要工作原理是利用介于電橋橋臂之間的熱催化元件 (黑白元件 )在瓦斯氣體的作用下發(fā)生無煙燃燒，引起元件溫度升高，阻值增大，使原來平衡的電橋失衡，導(dǎo)致橋路輸出電壓變化，該電壓與瓦斯氣體濃度成正比，通過測(cè)量此電壓可以達(dá)到測(cè)量瓦斯氣體濃度的目的。本系統(tǒng)所選的催化元件具有功耗小、成本低、靈敏穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn) 。 圖 52 測(cè)試電路 圖 52 中， D 為檢測(cè)元件， C 為補(bǔ)償元件，檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件配對(duì)組成電橋中的兩個(gè)橋臂，遇可燃性氣體時(shí)檢測(cè)元件阻值升高，橋路輸出電壓變量，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補(bǔ)償元件起溫度補(bǔ)償作用。 LXK3 的技術(shù)指標(biāo)如下 : (l)電源 :直流電源 士 ， 90 士 smA。 (2)工作環(huán)境溫度和濕度 :溫度為一 10~+50℃，濕度為低于 95%RH。 (3)靈敏度 :S12mV/l%CH4。 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論 經(jīng)過多次的反復(fù)測(cè)試與分析 ，可以正常地監(jiān)測(cè)到瓦斯?jié)舛?，按照設(shè)定的 瓦斯?jié)舛戎颠M(jìn)行報(bào)警功能，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。當(dāng)濃度達(dá)到或超過設(shè)定的濃度值時(shí)蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)濃度未達(dá)到設(shè)定的濃度值時(shí)不發(fā)生反應(yīng)。 在采用了 Zigbee 無線技術(shù)后，雖然接收器經(jīng)常收到干擾，但均可成功屏蔽，提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。 圖 53 瓦斯?jié)舛葯z測(cè)模塊試驗(yàn)結(jié)果圖 由圖 53 可以看出， CC2430 采集的差分電壓值 Vd(mV)與甲烷濃度值 (Vol%)存在基本線性的關(guān)系，可表示為： Vd= C。試驗(yàn)結(jié)果表明，瓦斯?jié)舛炔杉K能夠正常工作。 29 表 52 瓦斯?jié)舛仍囼?yàn)第一組數(shù)據(jù) 表 53 瓦斯?jié)舛仍囼?yàn)第二組數(shù)據(jù) 通過軟件與硬件測(cè)試， 可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉 ， 同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力。同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高 ， 對(duì)編程能力得到加強(qiáng) ， 同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固。 經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，在掌握了一些關(guān)于設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)同時(shí)，加深了課本知識(shí)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)了新的思維方式，開拓我們的知識(shí)面，鍛煉了自己的動(dòng)手操作能力，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合系統(tǒng)測(cè)試后，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了規(guī)定要求。設(shè)計(jì)過程中遇到過很多困難，特別是調(diào)試，花去了大量的時(shí)間，一個(gè)小小的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果達(dá)不到要求。出現(xiàn)問題時(shí)，要綜合硬件 與軟件綜合考慮，軟件測(cè)試時(shí)先分成部分功能進(jìn)行測(cè)試，再進(jìn)行聯(lián)調(diào)，否則一個(gè)小問題也會(huì)變得錯(cuò)綜復(fù)雜。在軟件設(shè)計(jì)關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)知識(shí)可以加強(qiáng)。 第 6 章 總結(jié) 經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，在掌握了一些關(guān)于設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)同時(shí)，加深了課本知識(shí)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)了新的思維方式，開拓我們的知識(shí)面，鍛煉了自己的動(dòng)手操作能力，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。這次設(shè)計(jì)也暴露了我許多的缺點(diǎn)，比如一些具體的基本操作能力不 夠 熟練，相關(guān)的知識(shí)也不夠全面，動(dòng)手操作能力 缺乏鍛煉 ，需要不斷的磨練。扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，加上熟練的操作動(dòng)手能力是設(shè)計(jì)好一 個(gè)題目必不可少的條件。 在整 個(gè) 設(shè)計(jì) 過程中，從 總體方案 、 硬件設(shè)計(jì) 、 軟件設(shè)計(jì) ， 系統(tǒng)測(cè)試， 我 都盡最大的努力 ，讓自己以前學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 中，盡量保證整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量， 系統(tǒng)測(cè)試后，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了規(guī)定 的基本 要求。 設(shè)計(jì)過程中遇到過很多困難，特別是 系統(tǒng) 調(diào)試，花去了大量的時(shí)間，一個(gè)小小的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果達(dá)不到要求。出現(xiàn)問題時(shí)，要綜合硬件與軟件綜合考慮，硬件測(cè)試時(shí)先從電源著手，按著電流走向，一個(gè)個(gè)模塊的測(cè)電壓與電流進(jìn)行檢測(cè)，防止出現(xiàn)斷路，短路現(xiàn)象。 軟件測(cè)試時(shí)先分成部分功能進(jìn)行測(cè)試，再進(jìn)行聯(lián)調(diào)，否則一個(gè)小問題 也會(huì)變得錯(cuò)綜復(fù)雜。整個(gè)設(shè)計(jì)與調(diào)試過程是一個(gè)讓人興奮與激動(dòng)的過程 ，也是一個(gè)不斷解決問題、學(xué)習(xí)提高的過程。 在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，收獲良多，各方面的能力都得到了一定的提高。 31 參考文獻(xiàn) [1] 郭天祥主編 .51單片機(jī) C語言教程 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [2] 康華光主編 .電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分（第五版） .北京：高等教育出版社， 2020 [3] 康華光主編 .電子技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字部分（第五版） .北京：高等教育出版社， 2020 [4] 柳 淳主編 . 電子制作技能與技巧 .北京：中國(guó)電力出版社， 2020 [5] 馬全喜主編 . 電子元器件與電子實(shí)習(xí) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [6] 彭介華主編 . 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) .北京：高等教育出版社， 1997 [7] 陳 濤編著 . 單片 機(jī)應(yīng)用及 C51程序設(shè)計(jì) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [8] 黃志偉編著 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：北京航天航空大學(xué)出版社， 2020 [9] 戴 佳編著 .51單片機(jī) C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [10]張 鑫主編，華臻，陳書謙副主編 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [11]陳永真編著，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽硬件電路設(shè)計(jì)精解 . 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [12]鄭增威，吳朝暉，金水祥 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用 .計(jì)算機(jī)科學(xué)， 2020 [13].史永彬 .自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) .長(zhǎng)沙 :國(guó)防科 技大學(xué)研究生院， 2020 附錄 附錄 A：瓦斯無線傳感網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖 C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3MAX232N1234567891110CON1C1104C2104C3104C4104R21NR21NT2OUT T2OUTVCCRXDTXD1KR2S2RESETCR104VCCRESETVBUS1D2D+3GND4USBLED11KR1VCC231SW12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728/PSEN29ALE/PROG30/EA/VPP313233343536373839VCC40UMSTC89C52VCCRXDTXDRESET12Y1XTALC533pC633p無線 Zibee 模塊瓦斯采集模塊 C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3MAX232N1234567891110CON1C1104C2104C3104C4104R21NR21NT2OUT T2OUTVCCRXDTXD1KR2S2RESETCR104VCCRESETVBUS1D2D+3GND4USBLED11KR1VCC231SW12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728/PSEN29ALE/PROG30/EA/VPP313233343536373839VCC40UMSTC89C52VCCRXDTXDRESET12Y1XTALC533pC633p無線 Zibee 模塊DS2LED1LS1SpeakerQ190151KR3VCCSPKSPKS1S2S3S4R5R4 R6 R7VCC 33 附錄 B：瓦斯無線傳感網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)源程序 PRIVATE void vReadBatteryVoltage(void)//讀取電池電壓 { uintl6 ul6AdcReading。//定義一個(gè) 16 位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀取后的電壓值 switch()//檢測(cè)狀態(tài) { Case vAHI_AdcstartSample()。//開始采樣 采 樣” break。 case 為“正在采樣” if(!Bahi_AdcPoll())//判斷是否完成 { = E_STATE_READ_BATT_VOLTS_ADC_COMPLETE。//采樣 完成后將狀態(tài)置為“采樣完成” } break。 case“ 樣完 成” ul6AdcReading=ul6AHI_AdeRead()。//調(diào)用讀取函數(shù)，將讀取的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)到變量 u16AdeReading /*Input range is 0 to has full scale range of a 1 Bit change represents a voltage of aPProx 586uV*/ =((uini32)((uini32)(u16AdcReading* 586)+((uint32)(u16AdcReading*586)l)))/1000 //將 ul6AdcReading 中的二進(jìn)制表示為實(shí)際電壓值 = E_STATE_READ_BATT_VOLTS_READY。 //將狀態(tài)改變?yōu)椤凹航?jīng)完畢” break。 case E_STATE_READ_BATT_VOLTS_READY: //如果狀態(tài)為“已經(jīng)完畢”，跳出 break。 default: break。 } } PRIVATE void vRead Gas concentration (void) { switch(s Gas concentration )//檢測(cè)傳感器狀態(tài) { Case E STATE_READ_ Gas _concentration _IDLE: //如果為空閑則讀取瓦斯?jié)舛? vHTSstartRead concentration O。 s Gas concentration = E_STATE_READ_GAS_RUNNING。//并將狀態(tài)設(shè)為 :“正在讀取” break。 case if((u32AHI_DioReadlnPut()amp。HTS_DATA_DIO_MASK)==0) //判斷是否讀取結(jié)束 { s Gas concentration E_STATE_READ_ Gas _concentration _COMPLETE。 //若讀取結(jié)束，將狀態(tài)置為“讀取結(jié)束” } break。 case E_STATE_READ_ Gas_ concentration _COMPLETE: //如果狀態(tài)為“讀取結(jié)束” 35 s Gas concentration =ul6結(jié)果 s