基于AVR和ZigBee技術的工業園區環境監測系統

（3）二氧化硫濃度傳感器

二氧化硫濃度傳感器采用2SH12二氧化硫半導體傳感器， 2SH12二氧化硫傳感器是高性能的氣體檢測傳感器，可用于對工業中SO2氣體的檢測。其對二氧化硫氣體有有很好的選擇性，

靈敏度很高，同時具有良好的重復性和長期的穩定性及抗干擾，適合本系統的開發需求。

特性參數

　　回路電壓：（Vc）5-24V

　　取樣電阻：（RL）0.5-20KΩ

　　加熱電壓：（VH）5±0.1V

　　加熱功率：（P）約750mW

　　靈敏度：R0（air）／RS（100ppmC2H5OH）＞5

　 響應時間：Tres＜10秒

　　恢復時間：Trec＜30秒

工作環境：溫度-10-＋50℃、相對濕度0-90％RH.

（4）一氧化碳濃度傳感器

一氧化碳濃度傳感器擬采用CO/CF-1000，其濕度精度最高可達到±1.8%RH，外殼耐堿耐腐蝕，可用于工業園區的一氧化碳濃度檢測。

CO/CF-1000技術規格：

測量范圍 : 0-1000 ppm（可選200ppm,300 ppm；500 ppm；2000 ppm；4000 ppm）
最大負荷 : 20000 ppm
內置過濾器　 : 過濾酸性氣體(可選帶氫氣補償〈2%，過濾SO2和H2S）
工作壽命 : 空氣中3年
輸 出　：100±20nA/ppm 4-20mA(一氧化碳檢測模塊）
分辨率 : 0.5 ppm
溫度范圍 : -20℃ to 45℃
壓力范圍 : 大氣壓±10%
響應時間 (T90): 40 seconds
濕度范圍　: 15-90 %RH（非凝結）
零點輸出 (純凈空體，20℃): -1 to +3 ppm
最大零點漂移(20℃－40℃) : 10 ppm
長期漂移 : 2% /每月
推薦負載值 　:　10Ω
偏置電壓 : 無需
線性度輸出　 : 線性
重復性 : 2%
存儲溫度 : 5℃ to 20℃
存儲壽命 : 6個月（容器內）

重　　量　　　：約13克（5.4克，32克可選）

2 微處理單元

微處理器作為整個節點的控制核心，要對來自各個方面的信息作最終的判斷和控制。我們擬采用AVR32 AT32UC3A（圖６），其低功耗的特性和豐富強大的處理能力十分適合本系統的開發。

　 圖　６　　AVR32 AT32UC3A

該AT32UC3A集成了可安全和快速訪問的片上閃存和SRAM存儲器。

外設直接內存訪問控制器（PDCA循環），無需處理器參與外設和存儲器間的數據傳輸。PDCA大幅降低了處理連續的大數據的開銷和在模塊在微控制器間流都動的時間。

PowerManager提高了設計的靈活性和安全性：芯片上的欠壓檢測器監視電源，CPU使用片內RC振蕩器或外部振蕩器中之一運行時，實時時鐘和與之相關的計時器會跟蹤記錄相關的時間。

定時器/計數器：包括三個相同的16位定時器/計數器通道。每個通道都可以獨立編程進行頻率測量，事件計數，間隔測量，脈沖生成，延遲時間和脈沖寬度調制。該AT32UC3A還具有多種通信密集型應用通訊接口。除了標準的串行接口，如UART，SPI或TWI接口外還有靈活的同步串行控制器接口、USB和以太網MAC接口等可供使用。 同步串行控制器可輕松實現串行通信協議和像I2S這樣的音頻標準。得益于以豐富的端點??配置，它的全速USB 2.0接口支持多種USB類，OTG接口允許設備像USB閃存盤或一個USB打印機設備直接連接到處理器。

AT32UC3A主要特性:

A、高性能，低功耗的AVR ® 32 UC的32位微控制器

B、緊湊型單周期RISC指令集，包括DSP指令集

C、15個外設DMA通道加快了與外設通信的速度

D、內部高速閃存 512K字節，256K字節，版本128K字節

E、單周期存取高達33兆赫

F、 Prefetch Buffer Optimizing Instruction Execution at Maximum Speed - 優化預取緩沖器在最大速度指令執行

G、4ms的頁編程時間和8ms的全芯片擦除時間

H、64K字節（512KB的閃存和256KB），32K字節（128KB閃存）

I、SDRAM / SRAM Compatible Memory Bus (16-bit Data and 24-bit Address Buses) - 的SDRAM / SRAM的兼容內存總線（16位數據和24位地址總線）

J、低延遲中斷服務，可編程優先級

K、電源和時鐘管理包括內部RC時鐘和一個32kHz振蕩器

L、看門狗定時器，實時時鐘定時器

M、Flexible End-Point Configuration and Management with Dedicated DMA Channels - 靈活的端點配置和管理的專用DMA通道

N、三個外部時鐘輸入，脈寬調制，捕獲和各種計數功能

O、One Master/Slave Two-Wire Interface (TWI), 400kbit/s I2C-compatible一個主/從雙線接口（TWI），400kbit / s的I2C兼容

3 無線通信單元

傳統的射頻前端接收部分包括帶通濾波器、低噪聲放大器、本振、檢波整形、放大器等，發射部分包括調制器、功率放大器、帶通濾波器等。而單片數字信號射頻收發芯片集成了無線通訊系統的大部分功能，外加少量外圍器件即可構成專用或通用無線通信模塊，簡化了射頻前端的設計。

本設計擬采用ATMEL公司的ATmega128RFA1芯片，該片上系統提供了低功耗ZigBee解決方案，可以實現和完成ZigBee協議中FFD與 RFD設備的功能。

•通用的2.4GHz ISM頻帶收發器與微控制器

•RF4CE的，SP100，的WirelessHART，ISM應用和IPv6/6LoWPAN的無線電收發器提供了從250 kb / s的高達2兆字節/秒，架高的數據傳輸速率處理，優秀的接收靈敏度和高傳輸輸出功率，能夠實現非常強大的無線通訊。其特性如下：

A、高性能低功耗，

B、擁有8位微控制器

C、先進的RISC結構

D、135條指令 -大多數為單時鐘周期執行

E、32x8通用工作寄存器

F、全靜態工作

G、高達16 MIPS的吞吐量，在16兆赫和1.8V

H、非易失性程序和數據存儲器

I、系統內128K字節可編程閃存

J、2000寫/擦除周期

K、4K字節的EEPROM

L、 內部16K字節的SRAM

圖　７　ATmega128RFA1管腳圖

圖　８　ATmega128RFA1內部結構圖