无线环境监测自动监测与报告毕业论文设计(4)

贵州大学本科毕业论文（设计） 第11页

图3.1.5 MQ-135灵敏度特性曲线

3．4 MQ-135接口电路

图3.1.6 MQ-135和光敏电阻接口电路

图中MQ-135传感器接口电路，气敏传感器将输出模拟信号，经过八通道A/D转换器ADC0809和单片机STC89C52连接，数据经A/D转换器送给微处理器处理。 4．光电传感器模块

光电传感器是一种将光量的变化转换为电量变化的传感器。又称光导管，是一种匀

35B35B35B35B35B35B35B35B

质半导体光电元件，当光照射时其电阻值降低。将其与一电阻串联并接到电源上，便可把光信号变成电信号[14]。本设计检测光照情况的传感器采用光敏电阻。 4．1 光敏电阻结构和原理

光敏电阻制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就是说，暗电流越小，光电

— 11 —

贵州大学本科毕业论文（设计） 第12页

流越大，这样的光敏电阻其有较高的灵敏度。实用的光敏电阻其暗电阻的阻值往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之间，可见光敏电阻有很高的灵敏度[15]。光敏电阻工作原理图如图3.1.7。

图3.1.7 光敏电阻工作原理

4．2 光敏电阻特性参数

伏安特性是在一定的光照强度下，在光敏电阻的两端所加电压和通过光敏电阻的电流的关系。由图3.1.8可知，光敏电阻的伏安特性接近直线，而且没有饱和现象，受散耗功率的限制，在使用时，光敏电阻在两端电压不能超过最高工作电压，图中虚线为允许的功耗曲线，由此可确定光敏电阻正常工作电压。

图3.1.8 伏安特性曲线 图3.1.9 光照特性曲线

光敏电阻的光照特性用于描述光电流I和光照强度之间的关系，绝大多数光敏电阻光照特性曲线是非线性的，如图3.1.9所示。不同光敏电阻的光照特性是不同的，光敏电阻不宜作线性测量元件，一般用作开关式的光电转换元件。随温度升高，光敏电阻的暗电阻和灵敏度会下降，影响工作性能，通常在使用时采取相应措施保持其性能。

光照情况测量电路如图3.1.6所示。光敏电阻接口电路，光敏电阻将输出模拟信号，经过八通道A/D转换器ADC0809和单片机STC89C52连接，数据经A/D转换器送给微处理器处理。光敏电阻输出的模拟信号和MQ-135输出的信号通过ADC0908的通道选

— 12 —

贵州大学本科毕业论文（设计） 第13页

择信号进入A/D转换器，进行数组转换处理。 5．无线收发模块 5.1无线通信技术简介

目前，无线通信的应用范围越来越广：无线标签、门禁系统、机器人控制、遥控遥测、非接触RF智能卡、无线抄表、安全防火系统、身份识别、生物信号采集等，在布线繁杂等场合都可以通过无线收发的方案解决[16]。

近年来，随着无线通信技术的发展，无线通信设备的集成化越来越高，本文介绍了一种高性能、低功耗的传输模块。在2.4GHz 全球开放ISM频段上，已经存在无线局域网、蓝牙、Zigbee等多个标准无线协议。

5.2无线传输模块nRF24L01概述

由Nordic半导体公司生产的2.4Gz单片高速2Mbps无线收发芯片nRF24L01已广泛应用在通信和控制领域。无线收发模块包括：频率发生器、增强型SchockBurstTM模式控制器，功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。功率输出、频段选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。其电流消耗极低：当工作在发射模式下发射功率为-6dBm是电流消耗为9.0mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。nRF24L01集成了自动发送和接收数据包、发送和应答信号、检测和重发丢失的数据包、存储没有收到应答信号的数据包等功能，可以确保用户终端的可靠性。

nRF24L01工作在2.4GHz全球开放的频段，工作速率0~2Mb/s，发射功率最大为0dBm，外围所需元件极少，内部置有硬件循环冗余校验（CRC）和点对多点的通信地址控制，集成了调制解调器，晶体振荡器和频率合成器[17]。它的主要特点如下:

它的工作电压低，在1.9~3.6V；速率高：2Mbps，在空中传输的时间比较短，很大程度上降低了碰撞现象；有125频点，满足跳频通信和多点通信需要；体型小；功耗低等。

nRF24L01结构引脚如图3.1.10所示，CE-数字输入，RX或TX模式选择；CSN-数字输入，SPI选择信号；SCK-数字输入，SPI的时钟；MOSI-数字输入，从SPI输入数据脚；MISO-数字输出，从SPI输出数据脚；IRQ-数字输出，屏蔽可中断脚；VDD-电源，接电源+3V；VSS-电源，接地；XC2-模拟输出，晶振的2脚；XC1-模拟输出，晶振的1脚/外部的时钟输入端；VDD_PA-电源输出，提供+1.8V电源给RF的功率放大器；

— 13 —

36B36B36B36B36B36B36B36B

贵州大学本科毕业论文（设计） 第14页

ANT1-天线接口1；ANT2-天线接口2；IREF-模拟输入，参考电流；DVDD-电源输出，去耦电路电源正极。

图3.1.10 nRF24L01引脚功能

5.3无线传输模块nRF24L01应用电路

ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出，必须连接到VDD的直流通路。电路阻抗匹配在输出功率最大时，即0dBm时，使用负载阻抗为15Ω+j88Ω。考虑到晶体振荡器的功耗和起振效果，和晶振并联的等效电容Ceq=1.5pF，nRF24L01的外围电路如图3.1.11所示。

图3.1.11 nRF24L01的外围电路

— 14 —

贵州大学本科毕业论文（设计） 第15页

22B22B22B22B22B22B22B22B

（二）监测终端设计

监测终端主要完成与各个节点进行通信和数据交换，完成显示功能提醒用户环境情

况。主要由STC89C52单片机最小系统、无线收发模块和LCD12864显示器构成。

LCD12864分为图形显示和字符显示两种。QC12864B型号液晶显示器，可以显示图形和字符，驱动芯片是ST7920，内置8192个中文汉字，128个字符及64×256点阵显示RAM。工作电压VDD在3.3V~+5V，内置升压电路，无需负压，显示内容为128列×64行，可以8位并口或串行与MCU进行接口配置LED背光[18]。

图3.2.1 QC12864液晶显示内部结构

在单片机的最小系统上，根据单片机工作要求和无线收发模块等各个模块的工作要求电压不同，所以在最终生成的原理图中设计有3.3V电源模块来满足无线收发模块对于1.9~3.6V的工作电压要求。由S8050和KA431构成的的原理电路如图3.2.2下：

— 15 —

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库无线环境监测自动监测与报告毕业论文设计(4)在线全文阅读。