基于單片機(jī)的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1、第1頁，共102頁1前言1.1課題的目的及意義課題的目的及意義隨著我國科技迅猛發(fā)展，工業(yè)化程度不斷地得到提高，但自然生態(tài)環(huán)境卻遭到了越來越嚴(yán)重的破壞?，F(xiàn)實生活中，隨著人們生活水平的提高，對生活環(huán)境的質(zhì)量也提出來更高的要求。當(dāng)前，國內(nèi)用于民用的生活環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)較少，環(huán)境監(jiān)測點通常位置分散、地理條件復(fù)雜、無人值守，因此人工抄取各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)很不方便、執(zhí)行效率低，有線方式收集各檢測點的數(shù)據(jù)投入大、布線麻煩、傳輸距離有限，沒有形成完善的監(jiān)控網(wǎng)。

2、環(huán)境檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)和生活當(dāng)中，傳感器無疑是測量系統(tǒng)中重要的組成部分。但是伴隨傳感器而來的是大量的數(shù)據(jù)線纜，眾多的線纜不僅帶來布線復(fù)雜的不便，而且存在著短路、斷線隱患，成本高、易老化，錯綜復(fù)雜的線路還給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增加了難度。同時對于一些臨時使用的傳感器，搭接線纜十分不便。因此，尋找一種便捷的、能夠滿足數(shù)據(jù)通信要求的無線通信技術(shù)，以解除線纜搭接復(fù)雜的困擾，成為一個亟待解決的問題。隨著射頻技術(shù)、微電子技術(shù)及集成電路技

3、術(shù)的進(jìn)步，無線通信技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，無線通信的實現(xiàn)越來越容易，傳輸速度越來越快，可靠性越來越高，并且逐漸達(dá)到可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。與有線方式相比，無線方式具有如下幾個顯著的特點:①傳輸介質(zhì)采用的是電磁波，特別適用于那些不適合或不方便架設(shè)電纜的現(xiàn)場。②在應(yīng)用單片機(jī)編解碼接口技術(shù)的無線通信系統(tǒng)中，采用多字節(jié)地址編碼，收發(fā)器的數(shù)量不受限制。③具有電路簡單、功耗小、體積小、成本低等優(yōu)點。研究工業(yè)環(huán)境下的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)是近年來新的發(fā)展

4、趨勢，無線技術(shù)已經(jīng)滲透到數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，本設(shè)計將傳感器技術(shù)與數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)結(jié)合，成功完成溫度、亮度、濕度、噪聲等檢測與無線傳輸系統(tǒng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件設(shè)第3頁，共102頁5.5Mbits、2Mbits、1Mbits的不同速率之間自動切換，且在2Mbits、1Mbits的速率時與802.11兼容，它從根本上改變了WLAN的設(shè)計和應(yīng)用現(xiàn)狀，擴(kuò)大了WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)在，大多數(shù)廠商生產(chǎn)的WLAN產(chǎn)品都基于802.11標(biāo)準(zhǔn)。802.l1a標(biāo)準(zhǔn)

5、與802.11b標(biāo)準(zhǔn)同年制定，它工作在5GHz頻段上，使用OFDM(thogonalFrequeneyDivisionMultiplexing)調(diào)制技術(shù)，支持6、9、12、18、24、36、48和54Mbits的傳輸速率。802.llb與802.lla兩個標(biāo)準(zhǔn)都存在著各自的優(yōu)缺點。802.llb的優(yōu)勢在于價格低廉，但速率較低(最高11Mbits)，而802.lla優(yōu)勢在于傳輸速率快(最高54Mbits)且受干擾少，但價格相對較高。另外，

6、802.llb與802.lla工作在不同的頻段上，不能工作在同一接入點(AP)的網(wǎng)絡(luò)里，因此802.llb與802.lla互不兼容。為了解決上述問題，IEEE802.ll工作組開始定義新的物理層標(biāo)準(zhǔn)802.11g。802.11g標(biāo)準(zhǔn)與以前的802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相比有以下兩個特點：在2.4GHz頻段使用正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20Mbits以上；能夠與802.llb的WiFi系統(tǒng)互相連通，共存于同一AP的網(wǎng)絡(luò)

7、里，保障了后向兼容性，延長了802.llb產(chǎn)品的使用壽命，降低了用戶的投資。（2）藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)作為一種近距離無線連接的全球性開放規(guī)范，己經(jīng)得到了全球眾多大企業(yè)的支持。藍(lán)牙技術(shù)同時支持語音和數(shù)據(jù)傳輸，使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，本身包括糾錯機(jī)制，可靠性高，藍(lán)牙規(guī)范的核心部分協(xié)議允許多個設(shè)備進(jìn)行相互定位、連接和交換數(shù)據(jù)，并能實現(xiàn)互操作和交互式應(yīng)用。但是藍(lán)牙設(shè)備價格昂貴，通信協(xié)議復(fù)雜，通訊距離近，藍(lán)牙RF定義了三種功率等級(1

8、00mw，25mw和lmw)當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備功率為lmw時，其發(fā)射范圍一般為100m。在藍(lán)牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動化控制和遙測遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動化對無線通信的需求越來越強(qiáng)烈。（3）紅外（IrDA）技術(shù)IrDA(InfraredDataAssociation)是由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會提出并推行的一種無線通信協(xié)議，這種通信方式通過數(shù)據(jù)電