无线环境监测系统的设计方案

图4发射电路

图5接收电路

　　3.3 工作流程图

　　监测终端的软件重要任务就是发送同步信号，等待探测节点返回的数据。并在液晶上显示出来。探测节点的任务是定时采集数据，并在收到同步信号或者监测到其它节点的时候发送数据，并在收到中继请求后提供中继服务。图6和图7便是终端软件和节点软件的流程图。

图6终端软件流程

图7节点软件流程

　　4 测试方法与数据

测试条件为：终端供电5 V。室温为26 qc。下面进行的是终端节点通信距离的测试。 　终端、节点放置在同一水平面，在保证两天线对准的情况下，将距离分别设为1 em，9 cm。将节点A和B分别放在终端两侧，距离为10 cm，测试温度，光照，编码预置功能。测试结果如表1（均有预置编码的功能，探测延迟3 s）。

　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。本文中设计了一个尤线环境检测系统，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。

　　1 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。

图1 系统整体方案框图

　　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。

　　2 系统的理论分析与计算

　　2.1 发射机的电路分析与设计

　　本地振荡采用lO.7 M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3.4 em的线圈，在lO.7 MHz下测量得到电感量为1.553 uH，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：

　　2.2 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0.1 w。首先计算C3355的输出阻抗，假设C3355的输出功率为0.1 w，根据功放的最佳负载计算得到，我们的电源电压为Vc=3 V，设Vce=0.1V，输出功率Po=0.1 w，计算得出最佳输出电阻为

R=

从C3355的datasheet上则三极管的输出得到集电极的输出电容，故假设输出电容是15 pF，阻抗可等效为一个42Ω的电阻与一个15 pF左右的电容并联。取集电极馈电线圈的电感为10 uH兼作为输出的谐振同路，此时所需的谐振电容为22.12 pF，所以还需要在集电极到地接入一个（10～22.12）pF的电容，为了便于调谐，采用了一只5／35pF的可调电容，经过这样后，三极管输出为42n的纯阻，然后经过一个42 Ω～16.3 kΩ的三阶低通滤波器实现阻抗变换，并且使输出