基于FR无线环境监测系统设计.docVIP

摘要 为了提高环境参数采集的自动化水平, 提升效率, 设计了无线传感器系统。本系统运用了传感器技术、通信技术和单片机技术, 实现了对环境温度、湿度、光照度以及可燃性气体浓度等参数的检测。它能够实时地与上位机进行无线通信, 满足对环境参数实时监测的要求。传感器技术与通信技术、计算机技术相结合构成的智能传感器以其较高的精度、良好的可靠性、功能的多样性等特点在过程控制以及信号监测中得到人们的关注, 已成为当今国内外研究的一大热点。本文设计了一种用于对环境信息进行实时监测的无线传感器系统, 在实际应用中能够对环境参数进行准确的测量并可靠传输, 体现了传感器系统数字化、智能化、无线化的优点。该系统以RF2401通信芯片为核心, 配置新式的微型低功耗传感器, 可实时地对所测环境的温度、湿度、光照强度、有害气体浓度等参数进行测量处理。采用多节点采集无线传输功能, 避免了布线的烦琐, 该系统结构简单，可靠，功耗较低，成本低，是一种无线传感器的解决方案。 关键字: RF2401芯片;温度; 湿度; 光照强度 一、主要芯片介绍和系统模块硬件设计 本系统的设计采用了DODIC公司推出的RF2401通信芯片，由AT89C52单片机控制实现短距离无线数据通信。该接口设计具有成本低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠等特点。整个系统有发送和接收二部分，通过RF2401无线数据通信收发模块来实现无线数据传输。发送部分以单片机AT89C52为核心，使用DHT11温湿度传感器实时采集温度和湿度并通过RF2401将采集的温度无线传送给接收部分，然后在LCD1602上显示，并通过串口发送到单片机上显示，通过蜂鸣器实现对温度过高或过低进行报警。 1.调制解调 调制解调方式数字通信中常用的调制方式有ASK\FSK\PSK等。由于探测节点由电池供电，而ASK或PSK调制解调方式需要的供电电压和功耗较高、所以我们选用功耗低且易于实现的GFSK调制解调方式，使用RF2401通信模块。 2.AT89S52 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和256字节的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。引脚图如图: 图2.1 单片机管脚图 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。 （1）主要功能特性: · 兼容MCS-51指令系统 · 8k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM · 32个双向I/O口 · 4.5-5.5V工作电压 · 2个16位可编程定时/计数器 · 时钟频率0-33MHz · 全双工UART串行中断口线 · 256x8bit内部RAM · 2个外部中断源 · 低功耗空闲和省电模式 · 中断唤醒省电模式 · 3级加密位 · 看门狗（WDT）电路 · 软件设置空闲和省电功能 · 灵活的ISP字节和分页编程 · 双数据寄存器指针 （2）AT89S52单片机引脚介绍: 引脚如图2.1所示，以下是各引脚的说明。 VCC：AT89S52 电源正端输入，接+5V。 VSS：电源地端。 XTAL1：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。 XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统皆可以工作了，此外可以在两个引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET：AT89S52的重置引脚，高电平工作，当要对晶片重置时，只要对此引脚点评提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp：“EA”为英文“External Access”的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当引脚为低电平后，系统会调用外部的程序代码（