基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污染氣體監(jiān)測系統(tǒng)
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3．1 處理器無線模塊接口設(shè)計
C8051F系列單片機是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)，SOCCPU有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)可以關(guān)閉單個或全部外設(shè)以節(jié)省功耗，F(xiàn)LASH存儲器還具有在線重新編程的能力即可用作程序存儲器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲。其主要具有以下幾方面的特點：
(1)集成了豐富的模擬資源和外部設(shè)備接口，具有8～12位多通道ADC，1～2路12位DAC。在片內(nèi)模擬開關(guān)的作用下可實現(xiàn)對多路模擬信號的采集轉(zhuǎn)換。帶有I2C／SMBusSPI 1～2個UART多類型串行總線，此外還根據(jù)不同的需要集成了SPI、USB、CAN、LIN等接口，外設(shè)接口在不使用時可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。
(2)增加了中斷源，標(biāo)準(zhǔn)的8051只有7個中斷源，C8051F系列單片機擴展了中斷處理這對于時實多任務(wù)系統(tǒng)的處理是很重要的，擴展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個中斷源。
(3)高速指令處理能力，基于增強的CIP-51內(nèi)核，其指令集與MCS-51完全兼容，具有標(biāo)準(zhǔn)8051的組織架構(gòu)。CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu)，70％的的指令執(zhí)行時間為1或2個系統(tǒng)時鐘周期，是標(biāo)準(zhǔn)8051指令執(zhí)行速度的12倍。
(4)復(fù)位方式多樣化，C8051F把80C51單一的外部復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位，提供了上電復(fù)位、掉電復(fù)位、外部引腳復(fù)位、軟件復(fù)位、引腳配置復(fù)位等。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的好處。
綜上所述，我們采用C8051F340作為處理模塊，主要任務(wù)是完成對所采集的信息進行轉(zhuǎn)換、處理以及存儲并將處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給無線收發(fā)模塊。處理模塊與無線收發(fā)模塊之間的連接非常簡單，處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)發(fā)給無線收發(fā)模塊，所有只需要將單片機端的TXD(發(fā)送數(shù)據(jù))、RXD(接受數(shù)據(jù))分別于無線收發(fā)模塊的DIN，DOUT相連就可以了。
3．2 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集單元用于實時采集周圍空氣中污染氣體的信息，主要由各種傳感器及其接口電路組成。本文采用的傳感器包括一氧化碳傳感器、一氧化氮傳感器、氯氣傳感器、二氧化硫傳感器等，這些屬于采集環(huán)境污染氣體信息的最基本傳感器。各傳感器的基本信息如下表1所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/155311.htm
3．3 電源模塊
作為環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，節(jié)點需要在無人看守的情況下工作，能量供應(yīng)是系統(tǒng)持續(xù)工作的重要保證，本設(shè)計采用市面上最常用的鋰電池作為電源，可充電的鋰離子電池的額定電壓為3．6 V。鋰離子電池的放電曲線平坦，可以保證無線收發(fā)模塊在正常工作時具有更好的線性特性。Linear Technology公司的LTC3440是一種高效率、固定頻率、降壓一升壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器，能夠用單個電感器調(diào)節(jié)輸出電壓，使其高于、低于或等于輸入電源電壓。其輸入和輸出電壓范圍均為2．5～5．5 V。LTC3440在所有工作模式下都具備連續(xù)輸送功能，非常適用于延長單節(jié)鋰電池、多節(jié)堿性或鎳氫電池的工作時間，在這些電池中，輸入電壓隨著電池放電而下降。鋰離子電池在3．3 V左右放電時間較長，能更大限度提高電源效率，延長電池壽命。
無線收發(fā)模塊需要外部提供3．3 V的電壓，數(shù)據(jù)采集模塊需要5 V直流電壓，采用LTC3440芯片可以將輸入的電池電壓轉(zhuǎn)換為3．3 V，5 V，圖3是將電源電壓轉(zhuǎn)換成3．3 V電壓，轉(zhuǎn)換成5 V電壓只需要改變電阻、電容值就可以。
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