应用电子技术论文--无线传感网的设计与实现

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

刘莹 王威

摘 要：本设计采用的是基于单片机的无线传感网络设计方案，着重介绍了AT89S51单片机为核心的无线传感网的设计与实现，本设计利用无线模块PT2262/PT2272芯片组组成的无线收发模块完成无线传感网络的搭建，从而简化了数据传输中繁琐的通信线路的连接，实现信息可以在更大区域和空间传输。
关键词：无线传感网；接收模块；发送模块；单片机

近年来，无线传输技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在无线传输领域，目前常用的遥控方式主要有超声波遥控、红外遥控、无线传输等。由于无线电波是由发射点向四面八方传播，可以穿过障碍物，并有很强的传播性，可以传播到很远的距离，因而，它的控制可以在很大区域和空间得以实现，已经成为主要的遥控方式，在军事、国防、生产、建设和日常生活中有极广泛的应用。
一、系统设计总体方案
利用无线技术设计无线传感网，在发射端用4个按键作为发射信号的选择，在接收端用4个数码管分别代表对发射端4个按键信号接收的回应，4个数码管在接收到信号时显示的内容要有所区别。如下图所示为系统框图。
 

系统框图
二、硬件设计
（一）无线发射部分设计
发射系统主要由按键电路、编码电路、无线电发射电路组成，发射系统主要功能是将按键电路的信息进行编码后
得到编码脉冲信号，此信号调制无线电发射电路并发射出去。本设计中编码芯片为PT2262，发射电路采用集成电路F05P。
（二）无线接收模块
接收系统主要由无线电接收电路、解码电路、继电器开关控制电路组成。接收系统的主要功能是对接收进来的信号解调后进行解码，解码后的数据控制相应的开关进行动作。无线电接收电路采用与发射模块相配套的J04V集成电路模块，解码芯片采用与编码芯片相配套的PT2272芯片。
（三）控制显示部分设计
本设计的显示部分采用数码管显示方式。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示），按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管，本设计选用4位数码管。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极的数码管。共阳极数码管在应用时将公共极接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指在应用时应将公共极接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮；当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
三、软件设计
（一）控制显示程序设计
动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的显示方式之一。动态驱动是将所有数码管的8个码段“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字型码时，所有数码管都接收到相同的字型码，那个数码管显示该字形由单片机对位选通电路的控制，所以将欲显示的数码管的位选通端选通，该数码管就显示，其它数码管均不会亮。通过轮流控制各个数码管的选通断使数码管轮流显示。在显示过程中，每个数码管的显示时间为1-2ms，由于人们的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，只要扫描的速度够快，给人的印象就是同时点亮的，而且不会有闪烁感。动态显示与静态显示的效果是一样的，但是动态显示能节省大量的I/O口，而且功耗更低。
（二）移位寄存器程序设计
本设计中为了节省单片机的I.O口，使用了74LS164移位寄存器。
（三）无线传输模块设计
1、无线发射模块
编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。
2、无线接收模块
用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码进行脉冲宽度识别即可。图下部分是放大的一组字码：一个字码由12位AD码（地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码）组成，每个AD位用两个脉冲来代表：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。
四、论文结束语
本文电子应用论文介绍了一种无线传感网的设计方法，主要通过由PT2262/PT2272芯片组组成的无线收发模块完成无线传感网络的搭建，单片机根据无线接收模块接收到的信息控制相应的电路工作，本设计中采用数码管模拟了4路电路的工作控制情况。在实际应用中，可将4个数码管分别换成4路电子线路或者4路家用电器等作为控制端，足见无线传感网络的应用之广泛。
本设计由于使用了单片机微控制器，增强了系统的可扩展性，控制系统的结构简单、应用灵活，成本低，易于开发利用。由于设计中使用的PT2262/2272芯片组发射端输入键值最多只能有6个，所以不利于系统的多用化。同时可对系统进行改进，以增加无线控制的距离。