无线环境监测系统

1. 无线环境监测系统

2. 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。

3. 实验原理 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。

4. 实验设备和器件

5. 监测 终端 探测 节点A 1 2 探测 节点B 制作2个探测节点 制作1个监测终端 实验内容 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。 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。

6. 3 4 探测时延不大于5s 增加节点的信息转发功能 实验内容 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。 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

7. 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。 图3 系统整体示意图

8. 实验设计指导 图4 探测节点和监测终端的实现框图

9. 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

10. 实验设计指导 流 程 图

11. 测试方法 通信距离测量 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。

12. 测试方法 功耗测量 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。

13. 谢 谢 ！