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基于低功耗器件的无线环境监测器设计
来源:本站整理  作者:佚名  2011-08-12 21:34:08



    环境问题已经成为人们关注的焦点,如何有效地进行环境监测已经成为时下热门课题。目前,无线环境监测系统中的传感器网络节点分布在监测区域的各个角落,一般采用电池供电,要保证系统的使用寿命必须实现低功耗的设计[1]。本文结合无线传感器网络技术,提出了一种低功耗、低成本的无线环境监测器的设计。
    1 总体电路结构及工作原理
    1.1 总体电路结构
   无线环境监测器主要由一个监控终端和多个监测节点组成,如图1所示。通过使用由大量分布式的微型监测节点组成的传感网络,用户可以对感兴趣的环境进行不间断的高精度数据采集与监控。监测节点是其基本单元,监控终端是其核心控制端,其稳定运行是整个系统可靠性的基本保证。

    系统总体电路结构框图如图2所示,包括两个部分:监测节点控制系统和监控终端控制系统[2]。

    1.2 工作原理
   监测节点和监控终端[3]。监控终端控制整个系统的运行,通过无线模块发送控制命令,监测节点收到控制命令并进行处理分析,然后通过温度传感器和光照传感器采集温度和光照的有无信息,接着通过无线模块把采集到的有用数据打包发送给监控终端,监控终端收到节点发送来的数据进行分析和处理,然后通过液晶显示器进行节点温度和有无光照等内容的显示。监控终端还可以通过实时时钟同步环境监测信息,保证采集信息的实时性和有效性,并通过键盘设置单个节点的配置信息,如设置报警温度阈值等。如果检测到节点的温度超过设定值,则启动报警电路工作,并在液晶显示器上显示报警信息。
    2 系统的硬件设计
    2.1 监测节点电路设计与选择
    监测节点电路原理图如图3所示。

    2.1.1 处理器模块
   考虑到产品的性价比、处理器的速度以及供电方式等因素,选择ATMEL公司的AVR系列单片机ATmega8L 3-4]。ATmega8L是一款采用低功耗 CMOS工艺生产的基于AVR RISC(精简指令集)结构的8 bit单片机。其大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期,运行速度约1 MIPS/MHz,比普通单片机高出10倍。

 
    为了便于程序的调试和以后产品的升级,保留监测节点的ISP单片机程序下载接口,如图3所示。其中LED发光二极管D2有两个作用:(1)下载指示。(2)当监测节点正常工作时,发光二极管作为工作状态指示(低亮度闪烁);当节点温度过高时,发光二极管保持高亮度闪烁,用单片机自带的PWM实现LED的亮度可调。

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