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理論設計溫濕度采集監測系統

前端溫度獲取模塊的主要任務是收集溫度并將數據以某種格式通過串行端口發送到節點A。 節點A將接收到的溫度采集信息無線發送到節點B; 節點B的主要任務是接收節點A通過其內部無線收發器模塊發送的數據,并使用其內部處理器按需處理接收到的數據,并通過串行端口將其發送到GSM通信模塊。 GSM通信模塊通過短信發送數據。信息發送監控模塊,該監控模塊可以是手機式手持終端或計算機監控接口。

系統的每個組件模塊的設計

(1)設備選擇和原理圖 圖3-1顯示了溫度采集電路的原理框圖,該電路主要由傳感器,微控制器和電源組成。 該傳感器使用瑞士溫度和濕度集成數字傳感器SHT15,該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在微電路板上,以輸出經過完全校準的數字信號。

該傳感器包括一個電容聚合物濕度測量敏感元件,一個由能隙材料制成的溫度測量元件,并在同一芯片上,以及14- 位A / D轉換器和串行接口電路無縫連接,可以通過軟件配置選擇溫度測量精度。 具有體積小,使用方便靈活,響應速度快,抗干擾能力強,性價比高等優點。

該微控制器使用AT89C52,這是一種低功耗,高性能COMS 8位微控制器,具有8K字節的Flash片上程序存儲器,256字節的閃存。 隨機訪問數據存儲器,5個中斷優先級,2個16位可編程定時器計數器和2個全雙工串行通信端口。 采集原理的仿真圖如圖3-2所示。 圖3-1溫濕度采集電路框圖圖3-2采集原理圖

(2)KM-NODE433節點模塊簡介

KM-NODE433節點模塊的組成如圖所示 圖3-3如圖所示,它是激光雷達公司生產的無線通信模塊,主要由微控制單元和無線收發器模塊組成。 圖3-3 KM-NODE433節點模塊的組成

KM-NODE433節點模塊的結構特征如下:

使用CC1100無線通信模塊; MCU使用具有超低功耗特性的MSP430F2132; 實現串行通訊的透明傳輸,并可以配置各種數據格式; 實現任意長度的數據傳輸和不間斷的無線數據長度; 防沖突機制,實現多用戶數據通訊; 在線設置多種速度和不同的地址和渠道; 用戶可以選擇保存配置信息以方便后續操作; 方便快捷的狀態切換,只需配置和控制I / O端口狀態。 KM-NODE 433節點的示意圖如圖3-4所示。 在該系統中,模塊在公共頻段的工作頻率為433MHZ,可以節省成本。 由于公共頻段的用戶更多,因此數據在傳輸過程中將遭受更多干擾。 該系統對節點軟件中的傳輸數據有一定的格式要求,以提高數據傳輸的準確性。 圖3-4 KM-NODE 433節點示意圖

(3)GSM通信模塊設計

圖3-5 GPRS通信模塊的框圖

GPRS通信模塊主要采用SMS形式為了發送信息和數據,將系統連接到移動通信,可以無限遠地傳輸數據,極大地解決了傳輸距離的問題。 通過AT命令可以發送溫度和濕度數據信息。

(4)監視模塊

針對不同用戶的監視需求,系統 監視系統有兩種類型:

一種是手持式監視接口,即在手機系統中嵌入了一種特殊的監視軟件,需要 系統實現信息的接收和監控,同時,您可以查看歷史數據信息。 用戶還可以通過通過手持終端向系統發送控制消息來控制某些參數(例如,當濕度低于預定閾值時,手持終端將收到提示消息,并且監視器可以發送控制消息。 控制澆水裝置以增加濕度的系統)。

另一個是終端計算機監視界面,終端用戶可以在該界面上查看和監視計算機上觀察點的參數信息。 手持監控效果和計算機監控界面如圖3-6所示。 手持終端的監控程序是用JAVA結合數據庫知識編寫的,而終端計算機的監控界面是用VB設計的。 兩者都可以實現數據信息的監視,并通過圖形顯示每個監視區域的監視信息。

系統仿真測試

(1)仿真測試所需的設備 < 所需的設備,儀器和材料如下:1)前端溫濕度采集模塊; 2)KM-NODE 433節點模塊; 3)GSM通訊模塊; 4)串口連接兩根線; 7)一臺裝有專門設計的VB溫濕度監控接口的PC; 8)手持監控終端; 9)每個模塊的電源

手持終端監控的仿真過程示意圖如圖4-1所示。 圖4-1手持終端監控的仿真過程

由于數據信號在傳輸過程中有一定的衰減,在距離比較長的情況下,為了傳輸信息的準確性,應增加中繼節點以實現數據的有效傳輸。

的顯示界面。中繼節點僅用于數據透明傳輸而不處理數據,并且功耗相對較低。

計算機終端監控仿真如圖4-2所示。 圖4-2計算機終端監控仿真顯示界面

(2)仿真測試結果

系統基本上實現了b提出的各種功能 y設計。 在單節點或多節點的情況下,觸摸傳感器后,監控界面上的溫度和濕度會相應改變,可以同時顯示每個監控點的實時數據信息,并可以 查看歷史信息,最終用戶發送的控制信息可以通過單片機的相應引腳狀態反映出來。

因為數據是通過 433MHZ頻段,該頻段傳輸更多的數據,干擾大,系統對傳輸數據有一定的規定,傳輸信息的準確性有所提高。

本文基于各種當前溫度采集和監測方法,結合理論,提出了一種無線傳感器網絡技術。 f單片機,集成溫度傳感器,GSM通信和VB,研究設計了溫度采集和監視系統。 完成了系統方案的確定,前端信息獲取模塊的軟硬件設計,系統中節點的軟件設計,終端監控接口的設計以及節點拓撲的研究工作。

系統實現實時檢測多節點溫度,收集的溫度信息可以通過無線收發器和GSM通信發送給終端用戶,在終端監控接口上實現動態監控,終端用戶還可以通過無線收發器和GSM發送控制信息 通訊。 溫度控制在一定程度上可以實現自動控制,克服了傳輸距離的問題。

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