无线环境监测系统设计

唐山师范学院本科毕业论文

题目无线环境监测系统的设计

学生 22222

指导教师姜丽飞讲师

年级 2008级

专业电子信息科学与技术

系别物理系

唐山师范学院物理系

2012年5月

郑重声明

本人的毕业论文（设计）是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。

毕业论文（设计）作者（签名）：

年月日

目录

标题 (1)

中文摘要 (1)

1 引言 (1)

2 系统硬件设计 (1)

2.1 设计目标 (1)

2.2 方案选择 (1)

2.3 系统结构 (2)

2.4 电路设计 (3)

3 系统软件设计 (6)

3.1 通信协议 (6)

3.2 系统软件 (7)

4 系统性能测试方法及测试结果 (7)

4.1 温度测量 (7)

4.2 光照测试...................................... (7)

4.3 主机与各从机通信距离及响应时间测试 (8)

5 结束语........................................... . (8)

参考文献................................. . (9)

致谢....................................... ...... .. (10)

附录.................................................................................................... (11)

外文页........................................... .. (12)

无线环境监测系统的设计

赵旭涛

摘要无线环境监测系统由监测终端和探测节点组成，二者可进行点对点通信，又可构成具有转发功能的通信网络，同时支持在线地址更改。该装置可以实现对周围温湿度和光照强度的检测测与采集。探测结点通过温湿度传感器和光敏电阻返回环境的温湿度及光照信息，经单片机分析处理将温度和光照信息发射出去。监测终端接收到数据并做出响应，显示出探测结点的环境信息。该系统为半双工通信系统，系统通信采用高频键控（GFSK）调制，其灵敏度高，可以实现强度为-6dBm 的发射功率。监测终端可以自动获取探测节点的地址信息以及传感器信息，探测节点可以作为中继实现信息转发功能。系统采用AT89S52低功耗单片机，以及低功耗分离元器件，使得单个探测节点功耗较低。

关键词无线环境监测GFSK AT89S52

1引言

随着人们生活水平的不断提高,人们对于环境的关注越来越多。尤其是对于养殖厂、农场、粮食仓库等地方，能够即了解环境的变化就显得尤为重要。为了解决这个问题，制作了以AT89S52单片机为核心，具有温度监测、光照监测、时时报警、功能的装置，用户可以随时在监测主机上查询其它地方的环境情况，简单、方便、直观。

2系统硬件设计

2.1 设计目标

设计并制作一个无线环境监测系统，实现对周边温度、湿度及光照信息的检测。该装置由l个监测终端和多个探测节点组成。每个装置由无线数据收发电路、传感器电路(温湿度和光照)、信息采集与处理电路、显示器等多个单元电路组成，实现监测终端对不同探测结点周边环境信息的探测与采集。而且每个通信节点都具有转发功能，以延长通信距离，尽最大可能降低功耗。其中周边环境包括：温度（测量范围0℃～50℃，误差为1℃）、湿度（范围是20－90％RH）和探测有无光照。

2.2 方案选择

2.2.1 调制解调方式

数字通信中常用的调制方式有ASK，FSK，PSK等。由于探测节点由电池供电，而ASK或PSK调制解调方式需要的供电电压和功耗较高，所以我们选用功耗低且易于实现的GFSK调制解调方式【7】，使用深圳迅通科技有限公司生产的NRF24L01通信模块。

2.2.2 单片机选型

家庭智能终端的控制器采用ATMEL公司生产的增强型通用8位嵌入式微处理器AT89S52设计制作，AT89S52单片机是基于MCS-51内核的CMOS工艺产品，指令系统和内核与MCS-51完全兼容，并增加了一些片内外设，支持更高的时钟频率，，拥有大容量可在系统编程（ISP）Flash程序存储器，更大的片内的数据存储器。

AT89S52的主要特性如下：

兼容MCS51产品

8K字节可擦写1000次的在线可编程ISP 闪存

4.0V到

5.5V的工作电源范围

全静态工作：0Hz ～ 24MHz

3级程序存储器加密

256字节内部RAM

32条可编程I/O线

3个16位定时器/计数器

8个中断源

UART串行通道

低功耗空闲方式和掉电方式

通过中断终止掉电方式

看门狗定时器

双数据指针

灵活的在线编程（字节和页模式）

采用该系列芯片的主要原因是其支持ISP编程，可以方便的下载程序代码，调试验证程序。系统时钟采用12MHZ即可满足系统对速度的要求【1】。

2.2.3 传感器的选择

光电传感器：采用光敏电阻做光电传感，与电阻分压，只要设置合适的门限电压，就可以判断有无光照信息。

温度传感器：DHT11与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个I/O口。传感器内部湿度和温度数据32Bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11功耗很低，5V电源电压下，工作平均最大电流0.5mA。

2.3 系统结构

本系统是由：监测终端和探测结点组成。

2.3.1 系统总体框图

从机采集到环境信息并进行处理，然后通过无线收发装置发送给主机，主机经分析后显示并是否报警。如图2.1所示

图2.1 系统总体框图

2.3.2 探测结点