无线环境监测模拟装置(D题)..doc

编号：D甲1038 无线环境监测模拟装置（D题） 参赛学生：王鲁晗 李大伟 宋飞 学 校： 山东大学 学 院：信息学院 物理学院 指导老师：陈言俊 秦峰 王延伟 文稿辅导老师：陈言俊 无线环境监测模拟装置 摘要: 该无线环境监测装置是由一个监测终端和两个探测节点组成的RFID系统。探测节点具有温度和光照检测功能，信息处理及控制采用低功耗的AT89S52单片机实现。发射部分由载波产生电路、功放电路、耦合线圈匹配等电路构成，接收部分由信号放大电路、检波电路、整形电路等构成，通过二极管包络检波电路实现ASK解调。系统能快速对环境变化作出反应，具有电路简单，功耗低，性价比高等特点。 Abstract:This Wireless Environmental Monitoring device is a RFID system which consists of a monitoring terminal and two sensor nodes. The sensor nodes can senses temperature and light. We use AT89S52 single slice machine to deal with information and control other parts. Blast-off part is composed of carrier signal and power enlarger and so on. The transponder is composed of signal enlarger. The system can respond quickly to the varies of the environment. This system attained electric circuit in brief, achievement consume low, the high efficiency. 1. 系统方案论证 1.1 系统总体设计方案：本系统由一个监测终端和两个探测节点构成，监测终端和探测节点均含一套无线收发电路。监测终端和探测节点均由AT89S52单片机控制，由BR-500Ω干簧继电器控制发射和接收电路的选择。温度检测采用芯片18B20,可测范围可达-55℃-125℃，精度最高可达为0.125℃。光照检测选用光敏电阻，监测终端和探测节点组成的系统总结构框图如图1所示，节点发射系统框图如图2所示，节点接收系统框图如图3所示： 图1 系统总结构框图 图 2 发射模块框图 图 3接收模块框图 1.2 各模块方案选择和论证 1.2.1 载波产生方案论证 方案一：采用LC振荡电路，利用分离元件构建，这种方式所能产生较高频率，但稳定性较差，容易受外界环境干扰，对传输数据影响较大。 方案二：采用DDS专用芯片产生高频振荡信号，频率稳定，但是芯片功耗较高，价格昂贵，完全没有必要。 方案三：采用晶振产生载波，这是普遍被采用的方式，稳定度高，抗干扰性高，且外部电路简单，易于实现。 方案论证：方案三低功耗低，性价比高，简单实用，完全满足本系统所需要求，故选择方案三。 1.2.2 调制方式选择： 方案一：模拟调制方式，模拟调制比较容易实现的是AM调制，传播距离长。但是效率低，其对发射装置的功率要求比较高不易利用耦合能量。 方案二： 数字调制方式。 方案论证：数字方式的调制可以很好的克服或减小模拟调制的非线性带来的失真、衰落等， ASK最易实现。具体到我们的题目，我们选择数字调制方式中的ASK。 1.2.3 信号解调方案论证： 方案一：采用模拟集成乘法芯片MC1496或MC1596进行同步检波。该方案需要与发射端载波同步的信号，获取载波较繁杂，需进行限幅及滤波，分频等多种模块，故放弃这种方案。 方案二:采用二极管包络检波方式，电路简单实用，信噪比较高。 方案论证：由于在四天三夜的时间调试出电路并且要做三套收发模块，没有太多时间去调试较复杂的电路，因此我们选择了二极管包络检波的方式。 1.2.4 无线双工实现 方案一：使用模拟开关，切换在不同时刻工作分别发射和接收模式，这种方案功耗较低，且较容易实现，但是，模拟开关导通时的电阻较大，不利于线圈发射信号。 方案二：使用继电器，使天线工作在不同的工作方式，这种方式导通内阻非常低，但功耗会较上方案高，因此要合理选择继电器。 方案论证：考虑到要保证发射信号功率较高，才能有效地传输数据，因此我们选择低功耗，低导通内阻的快速电磁继电器。 1.2.5 3V-5V升压电路的实现 方案一：用分立元件搭建升压电路，但电路复杂，且不稳定。 方案二