無線環境監測系統的設計方案
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圖7節點軟件流程
4 測試方法與數據
測試條件為：終端供電5 V。室溫為26 qc。下面進行的是終端節點通信距離的測試。 終端、節點放置在同一水平面，在保證兩天線對準的情況下，將距離分別設為1 em，9 cm。將節點A和B分別放在終端兩側，距離為10 cm，測試溫度，光照，編碼預置功能。測試結果如表1（均有預置編碼的功能，探測延遲3 s）。
下面進行的是中繼節點轉發測試。
將終端與節點A的距離沒為50 cm，兩者不能正常通信，將節點B插入到兩者中間，測試終端是否能夠正常識別2個節點，然后將A，B 2個節點互換，測試足否能正常識別。測試結果如表2所示。
表2測試記錄
再次測試最大轉發距離，當A作為轉發節點時，最大轉發距離為66 cm，當B作為轉發節點時，最大轉發距離為80 em。
最后進行的是節點功耗測試。
保持D1+I）2=50 cm。測試轉發節點測試。
實測發現，2個節點都作為中繼的時候，最大的電流時3 mA，平均電流在2.4 mA。
5 測試結果分析
溫度、光照測量：溫度由于采用芯片內集成溫度傳感器，可采用溫度計對溫度準確度進行測試。經過算法補償，在23～40℃的范圍內，溫度準確度在2℃以內。終端與節點的通信距離最遠町達35 cm。節點實現r中繼轉發的功能。節點的電流非常小，在3 mA以內。
表1測試記錄環境監測是指通過對影響環境質量因素的代表值的測定，確定環境質量（或污染程度）及其變化趨勢。隨著科技的不斷進步，特別是計算機技術和網絡技術的不斷發展，環境檢測由經典的化學分析向儀器與計算機和網絡相結合的方式，實現f無線環境的檢測。本文中設計了一個尤線環境檢測系統，以MSP430F5438單片機為控制核心，實際制作一個終端和2個節點，終端能從節點獲取節點的環境溫度和光照信息，并且節點能夠實現中繼轉發的功能。整個系統采用OOK調制方式，收發都使用一個天線，終端發射信號時。
將欲傳輸的信息通過串口輸出的電平控制本振的開斷從而實現OOK調制，后級使用丙類功放發射，接收端節點將天線上的信號進行放大，然后倍壓檢波，通過自適應比較器解調出數據，最后再向終端回傳環境信息。
1 總體方案設計
在整個系統的設計過程中，終點和節點都需要一個主控芯片進行處理。主芯片選用MSP430F5438系列單片機。在信號調制方面采用了OOK（On.Off Keying）調制方案。在高頻功放方面，采用了分立元件自制戊類放大器使用NEC公司的產品2SC3355做功放管。最后確定通信協議方案選擇，設計思想足由檢測終端發起一次信息阿步傳輸，所有的節點根據自己的編號在不同的時隙發送信息，中繼節點自行搜索判斷。通過一系列的選擇和設汁，整個系統的結構設計如圖1所示。
圖1 系統整體方案框圖
系統以MSP430F5438單片機作為終端和節點的主控芯片，光照探測由光敏電阻來實現，溫度可由單片機內部自帶的溫度傳感器得到。，數據的調制、接收采用串口通信，使用I／O口來控制天線的收發模式。
2 系統的理論分析與計算
2.1 發射機的電路分析與設計
本地振蕩采用lO.7 M諧振器以及74HC00構成的皮爾斯振蕩器，同時通過門級電路還可以增大對后級丙放的驅動功率，而串121也可以通過與非門來調制信號。
實際測量5圈，直徑為3.4 em的線圈，在lO.7 MHz下測量得到電感量為1.553 uH，Q值為156。在lO.7 MHz時的損耗電阻為：
得到r=0.669，所以在并聯諧振下等效電阻為：
2.2 開關狀態功放輸入輸出匹配
在節點上采用高效率的開關狀態功放，而終端也可以使用戊類放大。設定輸出功率為0.1 w。首先計算C3355的輸出阻抗，假設C3355的輸出功率為0.1 w，根據功放的最佳負載計算得到，我們的電源電壓為Vc=3 V，設Vce=0.1V，輸出功率Po=0.1 w，計算得出最佳輸出電阻為
R=
從C3355的datasheet上則三極管的輸出得到集電極的輸出電容，故假設輸出電容是15 pF，阻抗可等效為一個42Ω的電阻與一個15 pF左右的電容并聯。取集電極饋電線圈的電感為10 uH兼作為輸出的諧振同路，此時所需的諧振電容為22.12 pF，所以還需要在集電極到地接入一個（10～22.12）pF的電容，為了便于調諧，采用了一只5／35pF的可調電容，經過這樣后，三極管輸出為42n的純阻，然后經過一個42 Ω～16.3 kΩ的三階低通濾波器實現阻抗變換，并且使輸出波形平滑（濾掉載波的高次諧波）。
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