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温湿度检测无线传感器网络节点硬件设计

来源:正航仪器  日期:2014-11-10

 
 
 
传感器节点是网络的基本单元,它负责传感和信息预处理,响应监控主机的指令发送数据。节点由下列部件组成:内部带8 K F lash程序存储器的微处理器;内部带EEPROM的看门狗器件;低功耗射频收发器;温度传感器;湿度传感器和电源管理电路等。
 

 温湿度检测无线传感器网络节点
 
 
一、微处理器及看门狗器件
微处理器采用低功耗单片机90LS8535,该单片机内部集成了8通道的模数转换器,PAO-PA7作为模拟量输入通道。它有3个睡眠模式:(1)空转模式:停止CP U的工作,但是S RAM、定时器/计数器和中断系统保持工作;(2)断电模式:除了内部看门狗和唤醒所必须的串口中断逻辑外,其它所有的电源都切断;(3)节能模式:与断电模式相似,但只有串口中断逻辑工作。合理利用这几种模式,可以获得理想的节能效果。硬件看门狗器件采用X5045,它集多种功能于一身。上电复位控制,开机后提供200 ms的复位脉冲,让微处理器正常复位;可选时间的看门狗定时器,有四种定时时间可以选择;降压检测,电压低于设定的水平,就提供复位脉冲,并一直维持到电压正常或低于1V,以防止在电压不足情况下微处理器误动作;具有保护功能的512字节的EEPROM,在断电情况下保存数据。
 
温湿度检测无线传感器硬件设计
 
 
二、射频模块
射频模块是节点中重要的组成部分,采用收发合一的射频收发模块TR100,载波频率为433 MHzo该无线模块配合天线,有效通信距离为500一600 m0射频模块采用幅度键控(ASK)调制,抗干扰能力强,适合于工业控制场合。工作电压为SV,调制速率可达40 kbps,这对于以短信息为主的无线传感器网络来说是足够的。使用射频模块时,有两个问题需要注意:个是当发送完成后,一定要将发送使能引脚和发送数据引脚置为低电平。否则一方面会消耗电能,另一方面射频模块将一直发送一个单频载波信号,干扰周围节点的工作;第二个是无线发送模块从待机状态转变为发送状态,之间有大约100 ms的延时。在此期间,输入发送模块的数据不能被正确发送,所以在准备发送之前,应提前将发送使能置为高电平。
三、温度测量电路
温度测量电路如图2所示。采用单片数字温度传感器DS16212,芯片内部集成了温度传感器和模数转换器。测量范围为-55-125℃,分辨力0.5℃,准确度士0.5℃。通过读取内部的计数值和用于温度补偿的每摄氏度计数值,利用公式计算还可提高温度值的准确度。DS1621无需外围元件即可测量温度,将结果以9位数字量(两字节传输)给出。字节为8位二进制温度值的二进制补码,其中位为符号位。第二字节位为准确度位((0为0℃,1为0.5℃),其余位不用。DS1621可作为恒温控制器独立工作,也可在单片机控制下完成温度的测量和计算。其工作方式由控制/状态寄存器决定,本设计采用后一种工作模式。当没有访问时,功耗电流小于1lA。
 

 湿度测量检测电路
 
四、湿度测量电路
湿度测量电路如图3所示。采用集成湿度传感器IH36053,在集成电路内部完成了信号调理,输出为模拟电压信号。测量湿度的范围为。-1000oRH,在25℃下,准确度为士20.RH,线性度为士0.50oRHoIH3605的输出电压是供电电压、湿度及环境温度的函数。在实际应用中,首先根据下述计算公式计算出25℃温度条件下相对湿度值为IH3605的输出电压较高且线性较好,不需要再进行信号放大及信号调整。90LS8535内部集成了10位模数转换器,可以将IH3605的输出信号直接连接到PA,完成模拟量到数字量的转换。http://www.zhenghang88.net 
 
 
 

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