环境监测是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定,确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。随着科技的不断进步,特别是计算机技术和网络技术的不断发展,环境检测由经典的化学分析向仪器与计算机和网络相结合的方式,实现f无线环境的检测。本文中设计了一个无线环境检测系统,以MSP430F5438单片机为控制核心,实际制作一个终端和2个节点,终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息,并且节点能够实现中继转发的功能。整个系统采用OOK调制方式,收发都使用一个天线,终端发射信号时。
将欲传输的信息通过串口输出的电平控制本振的开断从而实现OOK调制,后级使用丙类功放发射,接收端节点将天线上的信号进行放大,然后倍压检波,通过自适应比较器解调出数据,最后再向终端回传环境信息。
一、总体方案设计
在整个系统的设计过程中,终点和节点都需要一个主控芯片进行处理。主芯片选用MSP430F5438系列单片机。在信号调制方面采用了OOK(On.Off Keying)调制方案。在高频功放方面,采用了分立元件自制戊类放大器使用NEC公司的产品2SC3355做功放管。最后确定通信协议方案选择,设计思想足由检测终端发起一次信息阿步传输,所有的节点根据自己的编号在不同的时隙发送信息,中继节点自行搜索判断。通过一系列的选择和设汁,整个系统的结构设计如图1所示。
系统以MSP430F5438单片机作为终端和节点的主控芯片,光照探测由光敏电阻来实现,温度可由单片机内部自带的温度传感器得到。,数据的调制、接收采用串口通信,使用I/O口来控制天线的收发模式。
二、系统的理论分析与计算
1、发射机的电路分析与设计
本地振荡采用lO.7M谐振器以及74HC00构成的皮尔斯振荡器,同时通过门级电路还可以增大对后级丙放的驱动功率,而串121也可以通过与非门来调制信号。
实际测量5圈,直径为3.4em的线圈,在lO.7MHz下测量得到电感量为1.553uH,Q值为156。在lO.7 MHz时的损耗电阻为:
得到r=0.669,所以在并联谐振下等效电阻为:
2、开关状态功放输入输出匹配
在节点上采用高效率的开关状态功放,而终端也可以使用戊类放大。设定输出功率为0.1w。首先计算C3355的输出阻抗,假设C3355的输出功率为0.1w,根据功放的最佳负载计算得到,我们的电源电压为Vc=3V,设Vce=0.1V,输出功率Po=0.1w,计算得出最佳输出电阻为