基于無線傳感器網(wǎng)絡的大棚環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)
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1．2 無線收發(fā)單元
Si4432芯片是Silicon Labs公司推出的一款高集成度、低功耗、多頻段的EZRadioPRO系列無線收發(fā)芯片，早期生產(chǎn)的V2版本不太穩(wěn)定，改進后的B1版本性能比較穩(wěn)定。其工作電壓為1．8～3．6 V，20引腳QFN封裝(4 mmx4 mm)，可工作在240～930 MHz的頻段；內(nèi)部集成分集式天線、功率放大器、喚醒定時器、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、64字節(jié)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)FIFO，以及可配置的GPIO等。Si4432在使用時所需的外部元件很少，1個30 MHz的晶振、幾個電容和電感就可組成一個高可靠性的收發(fā)系統(tǒng)，設計簡單，且成本低。
Si4432的接收靈敏度達到-121 dB，可提供極佳的鏈路質(zhì)量，在擴大傳輸范圍的同時將功耗降至最低；最小濾波帶寬達2．6 kHz，具有極佳的頻道選擇性；在240～930 MHz頻段內(nèi)，不加外部功率放大器時的最大輸出功率就可達+20 dBm，設計良好時收發(fā)距離最遠可達2km。Si443 2可適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡、小型無線數(shù)據(jù)終端、無線抄表、門禁系統(tǒng)、無線遙感監(jiān)測、水文氣象監(jiān)控、機器人控制等諸多領域。
Si4432有多種工作模式，本設計用到其中的3種模式：發(fā)射模式，接收模式，睡眠模式。當芯片工作在睡眠模式時，外部晶振關閉，喚醒定時器采用內(nèi)部的32．768 kHz晶振作為時鐘源，它每周期在nIRQ腳上產(chǎn)生一個低電平，這個信號可以通過外部中斷喚醒SH79F64，SH79F64通過SPI口讀取相關寄存器狀態(tài)就可發(fā)現(xiàn)Si4432是否收到前導碼或同步碼，從而決定是否讓Si4432進入接收狀態(tài)。Si4432在睡眠狀態(tài)時，電流僅為1μA。本文引用地址：http://www.104case.com/article/160513.htm
為了防止射頻干擾，無線收發(fā)單元采用射頻板材單獨制版，并用金屬罩對其進行屏蔽。本文的設計方案中，GP1接單片機的INT0口，GP2接P5．1口，GP3接P0．6口，GP4接P0．6．GP5接P5．0。
1．3 低功耗傳感器單元
溫度和濕度測量單元采用SENSIRON公司的具有休眠功能的SHT75溫濕度傳感器，傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個14位的A／D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。SHT75采用串行接口，它的分辨率可以根據(jù)現(xiàn)場的采集速率進行調(diào)整，一般情況下默認的測量分辨率分別為14 bit(溫度)、12bit(濕度)，如果在高速采集中就可分別降至12 bit和8 bit，溫度的量程范圍：-40～123．8℃，濕度的量程范圍：0～100％RH。它操作比較簡單，只需用一組“啟動傳輸”時序，就能實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟瑫r，在測量和通訊結(jié)束后，SHT75會自動轉(zhuǎn)入休眠模式，這大大減少了功耗。
文中對SHT75采用3．3 V供電，SHT75的SCK腳接單片機的SCL口，DATA腳接單片機的SDA口。
CO2濃度測量采用GSS公司的COZIR-W-100型傳感器，其功耗僅3．5 mW，可溫度補償，濕度補償，以及感知白天黑夜的環(huán)境狀態(tài)。預熱時間僅10 s，量程100％。性能：1)功耗3．5 mW；2)峰值電流33 mA；3)平均電流小于1．1 mA；4)電源3．3 V；5)T90小于4 s；6)標準型號溫度范圍0～50℃(可擴展-25～55℃)；7)濕度適用范圍0～95％RH；8)存儲溫度-30～+70℃；9)尺寸：傳感器18 mmx20 mm。
COZIR連接簡單，除了3．3 V電源和地線外，還有RX和TX引腳可直接連接單片機的UART口。所有的通信均使用ASCII碼，命令格式按照文獻的規(guī)定執(zhí)行。傳感器有3種工作模式：命令模式(Command Mode)，流模式(Streaming Mode)和查詢模式(Polling Mode)。
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