迪瑞杯无线监控完整系统.doc

无线监控系统 参赛学生： 吴立立 王海洋 牛连生 2010年 10 月 10 日 摘要：本文介绍了一种无线监控系统的硬件和软件的设计方法,它以C8051F020为主控中心，以C8051F410为节点监测中心,对感应器采集到的烟、光、温度及湿度进行处理，通过控制nRF2401A的无线传输电路，实现节点与主控中心之间的通信。电路主要分为无线收发模块、显示模块、报警提示模块、温湿度传感器模块、光敏传感器模块、键盘控制模块及烟雾传感器模块等多个部分。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套完善的软件编程，实现了无线监控系统的基本功能及发挥部分的一些功能系统。从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，使其具有较好的抗干扰能力，完成系统的可靠工作。本文阐述了无线监控系统的工作原理、总体设计方案，并对系统内各模块进行分析选择。该系统具有实时性、可靠性、安装、维护及操作简单等优点。 本系统设备可用于监测控制多个房间内的各项功能指标，以达到智能控制的目的。 [关键词]: C8051F020，nRF2401A，无线传输，温湿度传感器，烟雾传感器。 一．无线监控系统方案论证比较与论证 1.1 系统基本方案 系统分为中心控制节点、监测节点。中心控制节点主要有：主控中心、无线收发模块、显示模块及报警模块；监测节点部分有：烟雾感应模块、温湿度感应模块、无线收发模块以及光敏传感器模块。 工作过程：传感器将各种信息采集送入监测节点的单片机中，初步处理后通过无线收发模块发送出去。控制节点的单片机通过无线收发模块把信息接收并处理。将信息利用显示模块，显示不同节点的温度和湿度及烟雾光照强度。再和控制节点的温湿度上下限、烟雾光照强度上下限进行比较（各项参数上下限可以通过键盘设置），如超出警戒上下限，报警器报警、指示灯被相应点亮。最后通过无线模块控制监测节点的灯光强度、温湿度及排气扇的启停，以达到无线监测、控制的目的。 系统方框图如图。 1.2 模块方案比较 (1)无线收发模块 方案一：采用PT2262/2272加无编码的发射与接收头，该电路采用超再声发射电路，采用315MHZ的发射频率，但它的天线较大，发射距离较短，而且只能单向通讯，单位时间传输数据较少，很不方便。 方案二：采用NRF2401A无线收发模块，该电路采用2.4GHz全球开放频段，无须向有关部门申请频率的使用，发射距离远，内置天线，体积小，抗干扰能力强、低功耗1.9-3.6V工作。可以通过软件改变地址编码识别不同的监控点，在调试时比较容易实现，易于观察。 方案比较：鉴于PT2262/2272只能单向通信，且通讯数据量小，而NRF2401A无线收发模块传输数据量大，方便快捷，在调试时比较容易实现，易于观察且性能相当，决定采用方案二。 （2）温湿度采集模块 方案一：由于本设计是测温湿度电路，可以使用热敏、湿敏电阻之类的器件利用其感温湿效应，再将随着被测温湿度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，用单片机进行数据的处理，就可以将测温湿度显示出来。这种设计需要用到A/D 转换电路，测温湿度电路比较复杂。 方案二：DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信。。传感器包括一个电式湿元件和一测温元件，并与一个连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，。 （3）显示方案选择 方案一：温湿度及其他数据的显示可以用数码管，但数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。 方案二：我们设计的系统需要显示的信息多，所以应选用显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增加显示信息的可读性，看起来更方便。而液晶LCD1602有明显的优点：微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。所以选择方案二。 （4）光敏传感器模块 方案一：光敏二极管，是利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能。他对电压，光谱要求很高，不容易采集信息。 方案二：光敏电阻的性能好，对光谱要求低，容易采集光信息可见光波和大气透过的几个窗口都适合光敏电阻采集，利用光敏电阻制成的光控开关在我们的生活中随处可见。所以选择方案二。 （5）烟雾传感器模块 MQ-2烟雾传感器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，灵敏度高，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 二、各系统的硬件设计与实现 2.1 系统硬件的基本组成部分 在本设计中，系统可包括监测节点和中心控制节点部分。整个系统有五个主要的单元电路：单片机控制电路、NRF2401A无线收发电路、显示电路、烟