【正文】 并在t=0前開關(guān)與a端相連時(shí)間足夠長達(dá)到穩(wěn)態(tài)，即Uc(0)=0。即C(0+)=0。 啟動電路簡介圖當(dāng)開關(guān)投向b后電容電壓從零值開始充電，電壓逐漸上升，最后應(yīng)趨于穩(wěn)態(tài)值。根據(jù)這樣的考慮，得出 (1)電容上的電壓上升，而電阻上的電壓逐漸下降， V時(shí)，三極管將截止， V時(shí)的時(shí)間。解得：t=255 ms?？芍?00 ms≤255 ms≤1s符合系統(tǒng)要求。MC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 ，工作在CMOS電平( V)。MC35i模塊還支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的軟件流控制。 V，符合TIA/。15 KV人體靜電保護(hù)措施，兼容5 v邏輯輸入，內(nèi)含3路接收、5路發(fā)送串行通信接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)250 kbps。在正常運(yùn)行模式下，約30秒時(shí)間內(nèi)若芯片在接收和發(fā)送引腳沒有檢測到有效信號，將自動進(jìn)入Powerdown模式，此時(shí)耗電1uA。在AutoPowerdown Plus功能有效的時(shí)，如果檢測到接收或發(fā)送引腳有信號輸入，該芯片自動被激活，轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。 V～ V的時(shí)間大于30 us，則/INVALID(15腳)引腳為低電平(數(shù)據(jù)無效)。在MAX3238與ZIF連接器相應(yīng)引腳連接時(shí)，要注意發(fā)送、接收引腳連接正確。MC35i模塊通過RS232接口各引腳輸出的信號有RXD、 CTS、DSR、DCD、RING，輸入的信號為TXD、RTS、DTR。信號RING用來向蜂窩設(shè)備指示接收到Unsolicited Result Code(URC)。l SIM卡電路基帶處理器集成了一個(gè)與ISO 78163 IC Card標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM接口。MC35i在ZIF連接器上為SIM卡接口預(yù)留了6個(gè)引腳，所添加的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。但是目前移動運(yùn)營商所提供的SIM卡均無CCIN引腳，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)將引腳CCIN與CCVCC相連?？紤]到設(shè)計(jì)中的電磁兼容和靜電保護(hù)等因素，為了達(dá)到最佳的通話效果，采用在SIM支架下，即印刷電路板的頂層敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與 SIM卡的CCGND引腳相連，CCGND和電路板的GND之間通過兩個(gè)并聯(lián)的電容和電感耦合。再進(jìn)行語音通話時(shí)，話音清晰?？紤]到在化工區(qū)污染區(qū)域環(huán)境中或多或少地總有直射光或反射光,這就使得利用太陽能對節(jié)點(diǎn)供電成為可能。這種充電可以是斷續(xù)的,即太陽能電池板的電壓足以給充電電池充電時(shí)就自動給充電電池充電,直到監(jiān)測到電壓高于某值。MC34063是一個(gè)低價(jià)位的DCDC交換式轉(zhuǎn)換IC，使用上非常方便，除了穩(wěn)壓、降壓、升壓，甚至還可以轉(zhuǎn)成負(fù)向電壓。 MC34063引腳MC34063引腳（）功能：（1）SWC（開關(guān)晶體管集極）（2）SWE（開關(guān)晶體管射極）（3）TC（定時(shí)電容器）（4）GND（接地端）（5）COMP（比較器之反向輸入端）（6）Vcc（電源輸入端）（7）Ipk（峰值電流感測端）（9）DRC（驅(qū)動晶體管集極）太陽能電池充電器電路：太陽能電池板 太陽能電池升壓電路，本電路使用太陽能板之規(guī)格為8V／800mA，升壓電路利用IC MC34063，將電壓提升為15V來供應(yīng)充電器所需之電源。當(dāng)電壓輸入15V時(shí)，經(jīng)過R13（）及Z1（6B1），降壓至6V，此時(shí)驅(qū)動NPN（TB123）的B腳時(shí)，E腳輸出6V電壓至D2（4148）及R6（ 10Ω），供應(yīng)BT（電池）充電。OP（LM358）第7腳輸出會有電壓通過R11（），D4（4148）不斷供應(yīng)給OP（LM358）第5腳超過1V的電壓，由于第7腳有電壓通過，驅(qū)動Q2（2N2222）的B腳，啟動C腳與E腳導(dǎo)通，將A點(diǎn)電壓接地。R2（1K）與SVR2（1K）調(diào)變，分壓出來電壓通過OP（LM358）第2腳負(fù)端，若D點(diǎn)電壓測出低于B點(diǎn)電壓（）時(shí)，OP（LM358）第1腳輸出電壓到C8（47uf/50V），產(chǎn)生瞬間電壓，驅(qū)動Q1（2N2222）的B腳啟動C腳與E腳導(dǎo)通，將C點(diǎn)電壓短暫接地，讓OP（LM358）的B腳OP重新動作，進(jìn)行充電。 本章小結(jié)本章對該系統(tǒng)做了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)，在傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)中，首先均是對總體設(shè)計(jì)方案初步規(guī)劃，圍繞其核心芯片處理器和zigbee無線收發(fā)芯片展開芯片選擇和硬件電路設(shè)計(jì)，同時(shí)對傳感器的選擇及其參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。第四章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件開發(fā)環(huán)境介紹本系統(tǒng)在CodevisionAVR的編譯環(huán)境和AVR Studio 。重點(diǎn)放在電路本身的運(yùn)行速度、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行效率以及穩(wěn)定性等方面。本項(xiàng)目主要是用于環(huán)境監(jiān)測，節(jié)點(diǎn)所放置的位置大多在野外或者比較危險(xiǎn)（如污染高危區(qū)）的地方，因此在一般的情況下，節(jié)點(diǎn)本身不可能獲得額外能量供應(yīng)，只能依靠本身所攜帶電池供電。為了延長節(jié)點(diǎn)的工作壽命，不僅僅要從硬件方面著手考慮節(jié)能的問題，也要從軟件上做到能量優(yōu)化。同時(shí)由于被監(jiān)測區(qū)域面積具有不規(guī)則性和不確定性，要求節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際監(jiān)測區(qū)域靈活布置，因此對系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性也提出了要求。 網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，各功能子程序分開編寫，以庫的形式給出供主程序調(diào)用。GPRS通信部分以子程序的模式進(jìn)行編寫，供主程序調(diào)用，用來管理GPRS模塊的初始化、網(wǎng)絡(luò)激活、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认嚓P(guān)操作。通過發(fā)送AT指令啟動GPRS模塊，設(shè)定串口的通信速率，建立socket連接準(zhǔn)備數(shù)據(jù)通信。而網(wǎng)關(guān)的另一部分Zigbee模塊充當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器作用，因此網(wǎng)關(guān)也稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。通過發(fā)送AT指令啟動GPRS模塊，設(shè)定串口的通信速率，建立socket連接準(zhǔn)備數(shù)據(jù)通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)工作過程如下：首先建立Zigbee網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器首先進(jìn)行信道掃描（Scan），采用一個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)沒有使用的一個(gè)隨機(jī)的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Personal Area Network，PAN）ID空閑信道，同時(shí)規(guī)定ClusterTree的拓?fù)鋮?shù)，如最大的兒子數(shù)（Cm）、最大層數(shù)（Lm）、路由算法、路由表生存期等，此時(shí)就建立了網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，可以從其父節(jié)點(diǎn)得到自己的短MAC地址，ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址以及協(xié)調(diào)器規(guī)定的拓?fù)鋮?shù)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)若成功地接收一個(gè)兒子，或者其兒子成功脫離網(wǎng)絡(luò)，都必須向協(xié)調(diào)器匯報(bào)。本設(shè)計(jì)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，顯示在自己的LCD上，并將接收到的數(shù)據(jù)全部上傳至監(jiān)控主機(jī)以便于數(shù)據(jù)的分析和保存。若有多個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)同時(shí)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求,協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)來不及響應(yīng)處理會丟掉一些請求,發(fā)現(xiàn)自己的請求未得到響應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)過幾秒鐘再次發(fā)出請求,直到得到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)為止。它的事件主要有接收子節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)顯示，上傳至監(jiān)控主機(jī)，按鍵命令等。如果斷掉協(xié)調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)還可以維持，即可以繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋遣荒苡行碌墓?jié)點(diǎn)加入。 協(xié)調(diào)器子程序流程圖 終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)上的軟件負(fù)責(zé)完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及通過無線通信模塊將采集數(shù)據(jù)包無線傳送。在睡眠狀態(tài)下, 處理器停止工作, 而SRAM、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作, 無線模塊處于低電流的接收狀態(tài)。： 終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)主程序流程圖 路由器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)路由器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中主要起轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的作用，同時(shí)也會使用傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量大時(shí)，路由器節(jié)點(diǎn)需要做數(shù)據(jù)融合，以降低發(fā)往協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)量。 路由節(jié)點(diǎn)程序流程圖 終端節(jié)點(diǎn)低功耗軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)軟件負(fù)責(zé)采集本地各類氣體傳感器的信息,以及通過ZigBee 協(xié)議棧將采集的數(shù)據(jù)包傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)啟動后,首先申請入網(wǎng)。一旦終端節(jié)點(diǎn)收到匯聚節(jié)點(diǎn)或其他鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集或轉(zhuǎn)發(fā)命令,則節(jié)點(diǎn)被喚醒,進(jìn)入正常工作狀態(tài),開始處理相應(yīng)的任務(wù)。 所示。 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 監(jiān)控軟件開發(fā)環(huán)境介紹組態(tài)王工控組態(tài)軟件（KINGVIEW）是由北京亞控自動化軟件科技有限公司開發(fā)的，在PC機(jī)上建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口的一種智能軟件包。采用了多線程、COM組件等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù),軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。TOUCHVEW 從工業(yè)控制對象中采集數(shù)據(jù),并記錄在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。為此本項(xiàng)目采用組態(tài)王工控組態(tài)軟件（KINGVIEW ）為軟件開發(fā)平臺進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)。組態(tài)王為它支持的設(shè)備配有專門的驅(qū)動程序，工程人員不必關(guān)心具體的通信協(xié)議，只需在組態(tài)王的設(shè)備庫中選擇相應(yīng)設(shè)備的類型，然后按照“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊揭徊酵瓿砂惭b即可。每一個(gè)驅(qū)動都是一個(gè)COM對象，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”最核心的部分，是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。工程人員根據(jù)需要建立內(nèi)存變量、I/0變量及特殊變量，并配置變量的類型和各種屬性，并將I/0變量與相應(yīng)的I/O設(shè)備寄存器連接。畫面包括具備一定功能的按鈕及菜單、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)趨勢曲線和歷史趨勢曲線、報(bào)警顯示等。當(dāng)變量的值改變時(shí)，圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等，也可以通過動畫連接輸入數(shù)據(jù)變量的值。組態(tài)王完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶機(jī)/服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報(bào)警系統(tǒng)，支持TCP/IP協(xié)議?？稍赥ouohVew環(huán)境下不斷運(yùn)行及調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中所建立的圖形界面。 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢畫面、報(bào)警窗口畫面、實(shí)時(shí)曲線畫面、歷史曲線畫面、系統(tǒng)報(bào)表畫面、配置系統(tǒng)用戶畫面等部分設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢畫面設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢畫面用于顯示各個(gè)環(huán)境測點(diǎn)的氮氧化合物，二氧化硫，二氧化碳，硫化氫、電池狀態(tài)，且用不同的顏色來指示氣體含量的運(yùn)行狀況，以便于操作員在監(jiān)控室的上位機(jī)就可及時(shí)了解現(xiàn)場各個(gè)環(huán)境測點(diǎn)的空氣質(zhì)量情況。組態(tài)王能夠自動對“變量定義”對話框中的“報(bào)警定義”有效的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行監(jiān)視,如果發(fā)生報(bào)警事件,就將這些事件存于內(nèi)存的報(bào)警事件緩沖器中,報(bào)警窗口的報(bào)警和報(bào)警事件都是取自報(bào)警緩沖器。 系統(tǒng)報(bào)警界面實(shí)時(shí)曲線畫面設(shè)計(jì) 在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)曲線能夠用來反映氮氧化合物、二氧化硫、二氧化碳、硫化氫、電池狀態(tài)的變化情況,實(shí)時(shí)曲線包括畫面坐標(biāo)的定義、曲線繪制等。實(shí)時(shí)曲線用于實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的變化情況,在畫面運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)曲線對象由系統(tǒng)自動更新。 環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)曲線 電池組狀態(tài)監(jiān)測實(shí)時(shí)曲線歷史曲線畫面設(shè)計(jì)歷史曲線可用于查詢以前的氮氧化合物，二氧化硫，二氧化碳，硫化氫變化趨勢,組態(tài)王圖庫里備有完整的歷史趨勢曲線圖片,可對其進(jìn)行移動、縮放,并通過定義筆屬性、填充屬性,調(diào)整跨度、卷動百分比來界定曲線的具體形式,曲線定義的數(shù)據(jù)變量必須是在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)定義的,此功能實(shí)現(xiàn)了歷史狀況的趨勢再現(xiàn)。這里利用組態(tài)王提供的SOL 訪問功能,結(jié)合MS ACCESS,可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)測控系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的毫秒級數(shù)據(jù)保存功能。 系統(tǒng)報(bào)表顯示、編輯、打印窗口配置系統(tǒng)用戶畫面設(shè)計(jì)配置系統(tǒng)用戶畫面是用來管理用戶信息的, 用戶以什么樣的身份登陸, 則對應(yīng)相應(yīng)的操作權(quán)限, 管理員可以添加和刪除用戶, 并且可以同時(shí)確定此用戶的操作和瀏覽權(quán)限。首先，對軟件開發(fā)環(huán)境做了簡要介紹，針對軟件要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了分析，之后分別圍繞網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、路由設(shè)備、終端設(shè)備進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，保證了傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性、快速性。第五章 工作總結(jié)本文以基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究為選題，旨在解決目前在化工區(qū)環(huán)境污染問題，彌補(bǔ)當(dāng)前化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測的缺陷，實(shí)現(xiàn)對化工區(qū)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。本文所作的工作如下:(l)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出適合本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的硬件電路；(3)對本系統(tǒng)的傳輸協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)兩種不同的無線通信方式，加大數(shù)據(jù)傳輸距離，保證了數(shù)據(jù)的安全、可靠、快速等特點(diǎn)；(4)在基站的監(jiān)測平臺上對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，并得出數(shù)據(jù)是否超標(biāo)，那種污染氣體超標(biāo)及其超標(biāo)量的大小等相關(guān)結(jié)論。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，本系統(tǒng)還有許多可改進(jìn)和完善的空間。參考文獻(xiàn)[1] 孫利民,李建中,陳渝,等. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2005: 279287.[2] [J].北京:計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2005,42(l):163174.[3] (美) Gene F. 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