无线环境监测系统

制作1个监测终端
探测节点分布示意图如图所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能 显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。
探测 节点A 探测 节点B
监测 终端
实验内容
3
探测时延不大于5s
无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距 离D不小于10cm。在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。 4
N
延时τ3 将命令Baidu Nhomakorabea 发出去
Y
延时τ4 将探测信息 发给终端 结束 延时τ5 将信息发 送出去
(1)监测终端工作流程
(2)探测节点工作流程
测试方法
通信距离测量 测量 次数 1 2 3 主 从 数 据 正 确 站通信距 通信次数 接收次数 离(cm) 误码 率 响应时间 (S)
改变终端和探测节点间的距离，测量对应距离时终端 发送若干次数据，记录从站正确接收数据的次数。当 通信数据误码率大于5%时，认为通信失败。由于系统 两个探测节点相同，测试时，只需测量终端与任一节 点间距离。
测试方法
功耗测量 功耗测量端 监测终端 探测节点A 探测节点B 测量电压(V) 供电电流(mA) 功耗(mW)
功耗为供电电压与供电电流的乘积。供电电压采用示波器 直接测量，而电流采用如右图的测试电路，用3位半数字 万用表测量。测量到供电电压和电流后，即可计算出功耗。 测试功耗时，需将主站、A站及B站排列在一条直线上并满 足D1（主站和A站距离）加上D2（主站和B站距离）等于 50cm。
增加节点的信息转发功能
探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之 间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、 B可以互换位置
实验设计指导
整个系统的示意图如图3所示， 实际只制作节点A、B，探测 节点和监测终端的实现框图 如图4所示。图4中，监测终 端不含其中的编码预置、温 度采样和光照检测部分；探 测节点不含键盘和显示电路； 监测终端和探测节点都包含 FSK调制电路、功率放大电 路和FSK解调电路，终端与 节点以及节点与节点之间的 通信都由MSP430控制实现。
LOGO
实验设计指导
系统初始化 检测探测节点 系统初始化 等待接收信息
N
是否检测到
N
是否接收到信息
流 程 图
接收到转发信息
Y
接收并显示探测节点地址
Y
接收到广播信息 延时τ2 接收到探测命令 地址是否匹配
有无键按下
N
Y
设定探测节点地址 获取探测节点信息 结束
将本节点地 址发给终端 延时τ1 将信息转 发出去
单片机最 小系统板
函数 发生器
秒表
直流稳压 电源
实验内容
1
制作2个探测节点
探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。探测节点能 够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃； 光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。 2
监测 终端
节点 A
其他节点
节点 B
图3 系统整体示意图
实验设计指导
拨码开关 温度采集 光照检测
编码预置 采样控制 采样控制 MCU 总线
锁相 频率 合成
载波1 载波2 本振
FSK 键控
功率 放大 收 发 开 关
天线
键盘显示
接口控制
滤波 放大 整形
FSK解调
正交鉴频 限幅放大 一次变频 二次变频
MSP430
10.245MHz 晶振
图4 探测节点和监测终端的实现框图
实验设计指导
发射电路由载波产生电路、FSK调制电路和功 率放大电路组成，如图5 所示。其中载波产生 由锁相环CDCE937实现，键控采用模拟开 TS5A3159，功率放大采用低端功率MOSFET驱 动芯片UCC37321实现。
发射电路
发射电路
LOGO
无线环境监测系统
实验目的
设计并制作一个无线环境监测模拟装置 ，实现对周边温度和光照信息的探测。该 装置由1个监测终端和不多于255个探测节 点组成（实际制作2个）。监测终端和探 测节点均含一套无线收发电路，要求具有 无线传输数据功能，收发共用一个天线。
实验原理
装置由一个监测终端和 两个探测节点组成，三 者均含一套收发电路
探测节点能够探测环境 温度和光照信息，并能 将探测到的信息直接传 输或通过其他探测节点 转发到监测终端
监测终端能自动检测探 测节点的有无及其地址。
系统基于ZigBee通信技术的基本原理，以单片机为控制核心， 实现环境温度和光照信息的采集以及节点之间无线数据传输的 功能。
实验设备和器件
数字 示波器 2米卷尺 高频信号 发生器