传感信息传输（共4篇）
传感信息传输 篇1
1 前言
无线传感器网络是由一组传感器节点来组成, 这些节点配置有专门的传感器, 以无线通信的形式进行组网和交互。在传感器网络的部署工作中, 通常把节点安置在监控区和目标环境中, 再按照需求对温度、湿度、压力等相关的环境数据做采集的工作。
2 技术应用的难点
在技术应用的早期中只能够对简单的数据进行收集分析, 而且被应用的范围也比较小, 直至摄像头和相机等设备应用到传感器的节点后, 无线传感器网络采集信息的范围才得到拓展。能够直观和深刻的理解到目标对象想表述的意思, 这是用户最终的要求, 而无线传感器网络技术呈现出的多媒体内容刚好符合用户的需求, 因此此项技术很快被广泛的用户所接受。技术在引用的过程中会受到工作环境和硬件设备的制约, 在对多媒体内容的处理上仍然会存在一些问题比较难处理。
2.1 业务要求较高
时延、丢包率和网络工作时间等业务在无线传感器网络中都应该得到有效的服务保障。多媒体业务除了要具备以上基本的指标, 还会对声音质量、图像质量和时延抖动率等内容提出相关的服务性要求。由于受到一些客观条件的制约, 无线传感器网络在多媒体业务指标的实现上更加困难。
2.2 节点的功能较弱
节点在无线传感器网络中拥有的数量比较多, 在多数情况中只使用一次, 并且不做回收处理, 由此可见节点的支付成本不高。在成本的有效控制下, 节点的质量无需不高, 因此所具备的工作能力有限, 只需拥有通信和计算的能力。
2.3 能量不充足
技术只需具备一次性的野外环境使用功能, 而传感器的节点在供电上通常采用电池来完成, 由于用电池来供电时比较麻烦, 所以电能的供应较为紧张, 因此不能够做比较复杂的任务处理和计算工作。
2.4 信号传输时冲突比较多
无线信道是无线传感器网络的通信媒介, 所有的节点经常需要在一个无线信道上工作。在某一个区域中如果有事件发生, 所在区域附近的节点都能观测得到, 再通过无线信道来做数据的提交工作, 这样就容易引发通信的冲突事故。此外, 数据报文的转发和报文控制都会给节点增加负担, 致使信道冲突的问题更加严重。
3 视频传输技术
3.1 单层协议视频传输技术
3.1.1 分布式视频编解码
其主要被运用到在应用层上, 基本任务是, 对原始的视频文件在发送端做编码工作, 接收端进行数据的解码, 将原始的视频文件恢复出。视频资料中会有背景相似的连续在一起的图像资料, 或者局部颜色相类似的图片, 这些数据中的相似性正是视频编码器能够用来编解码的内容, 不仅能够将数据量减少, 还能确保图像资料传输的质量, 相对于传统的数据传输技术更为便捷。分布式编码 (图1) 是指, 发送端的数据在进行编码时, 视频帧相互独立工作, 各自完成不同的编码任务, 待经过编码的数据传到接收端以后, 解码器再依据视频帧的相关性做解码的工作。此种办法的编码端计算量比经典编码器的计算量小, 这样就能够满足传感器节点能量不足的限制。Slepian-Wolf和Wyner-Ziv编码是分布式编码的两大类型, SlepianWolf的编码方法是无损压缩类, WynerZiv的编码方法是有损压缩类。
3.1.2 QoS路的应用
QoS路由主要在多层网络中被应用, 为应对多种多样的无线传感器网络的视频业务, 被研究出的QoS路由所具备的功能也不一样。被动式路由协议和主动式路由协议两大类型。被动式路由协议的节点在没有收到通信要求之前对维护网络的信息不需要进行主动的查找和计算工作。主动路由协议则要对网络链路信息做主动的维护, 并且只要节点一有通信的要求就必须进行数据的计算和传输。
3.1.2 多径传输的应用
多径传输也被应用在网络层中, 无线传感器网络中业务的数据量比较大, 仅通过一条路径来传输很容易出错, 因此可以采用多径传输的方式。多径路由传输的运用可以相应的减少传输的任务和能量耗损状况, 将网络的工作寿命延长, 并且还能将网络的服务水平进行提升。
3.2 多层联合优化的视频传输技术
无线通信环境中数据的传输要考虑到各层之间的连续性, 单层进行数据的优化很容易造成信息的冗余和功能目标不一致的情况出现。因此跨层设计的视频传输方法被研究出来。以下是跨层设计所具有的优势。
3.2.1 传输速率的优化
在网络的各层协议中, 流量控制和差错控制由传输层来承担, 如果在网络数据传输任务量较小的情况下, 其可以通过加快数据传输的速率将网络的利用率进行提升;如果网络中的数据传输发生拥堵的现象, 可以通过降低数据传输的速率来缓解网络流量呈现出的问题。
3.2.2 数据的传输更具可靠性
数据量较大的视频文件在多条或一条路径中传输时会因各种各样的因素干扰造成数据的丢失和遗漏。因此把网络层和应用层相结合起来研究后, 就能减少此类现象的发生。采用多描述编码来分割在应用层中的视频文件时, 在面对已经丢失的数据文件仍然能够在接收端恢复出较为清晰的原始文件。但多描述编码的缺点会将数据包的冗余增强, 从而加重数据传输的负担。只适合在网络环境均较差的无线网络中运用。
3.2.3 图像的质量到保障
视频数据的传输遭到丢包就会严重的影响到数据传输的质量, 前文中提到的多描述编码可以解决这个问题, 但在应用的过程中也会将数据传输的负担加重。MPEG-4编码方法也是在网络层和应用层的优化中运用, 可以解决数据传输负担加重的问题, 并且能够将视频业务的传输质量提高。
以下为数据丢包的概率运算方程:
4 两种技术的比较分析
这两种方法在传输视频数据的应用上, 各自存在优缺点, 虽然单层协议的设计和优化都很简单并且具有清晰的逻辑功能划分, 拓展性也很强;但是单层独立的设计优化会造成功能目标不一致的现象, 从而影响到整体的性能。而跨层协议的优化设计在综合对多层性能进行考虑时, 设计的难度就会加大, 没有较好的拓展性。
5 结语
无线传感器网络视频的技术应用是时代的要求, 但技术运用的同时也会存在一定的困扰, 而文中对这些问题进行分析后, 将单层协议和多层协议的视频传输技术做了分析性的探讨, 将其各自的优势和缺点统筹出。发现这两种协议在应用到无线网络传感器的视频业务上将会具有较好的发展趋势。
摘要：对无线传感器网络视频传输技术进行分析研究, 从而找出技术在应用时遇到的难点。把单层协议和多层协议设计优化的视频传输技术进行比较, 分析出两者各自存在的优缺点。
关键词：无线传感,器网络视频,传输技术研究
参考文献
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传输功率控制的无线传感器网络 篇2
1 传输功率控制
传输功率控制(台电)技术提高网络性能的几个方面。首先，功率控制技术提高可靠性的一个环节。在检测到链路可靠性低于某个阈值时，该协议增加发射功率，提高成功的概率的数据传输。其次，只有节点必须共享相同的空间将争夺访问中，减少了大量的碰撞中的网络。这提高网络利用率，降低了延迟时间和降低了概率的隐藏终端和暴露。最后，使用较高的传输功率，可以使用物理层调制和编码方案与更高的比特/波特比，增加带宽的存在工作量繁重，或减少它最大限度地节约能源。能源效率是最重要的一个问题，碰撞是第一个源能源浪费。当数据包传输在同一时间和碰撞，他们成为损坏，必须丢弃。后续重发消耗能量得到。另一个来源是空闲侦听，它发生在电台收听到信道接收数据。许多协议总是听通道激活时，假设完全断电装置将由用户如果没有数据发送。三分之一个来源是无意中听到的，听到不必要的交通可以是一个主导因素，能源浪费，当网络负载较重时，节点密度高。最后，我们考虑的主要来源是控制包开销。发送，接收，和听力控制数据包消耗能量。已经发现，传感器节点消耗很大比例的能源多余的遥感和空闲侦听。研究人员提出将传感器和/或无线传感器节点睡眠(他们)以节约能源。任务调度时，该传感器和/或收音机需要在睡眠/主动模式被称为睡眠调度。传感器睡觉会导致有趣的事件被错过的网络或可能导致较低的数据质量检测。无线电睡觉可能导致通信时延的网络。
2 不同的算法介绍
基于位置的系统解决的问题是分配发送功率值独立代理节点在无线传感器网络，该网络连接。这些功率值对应的距离上可以进行交流，从而确定节点的数目与一种特定的节点可以直接沟通。在下面，五个不同位置的所有算法的介绍，分为三种类型根据规模节点的位置信息来分配功率值在无线传感器网络。1)non-tpc档案(固定的传输功率)是最简单的算法，这是分配一个任意选择的传输功率水平，所有传感器节点，就像它会做的生产时间的传感器，没有权力控制在所有;2)global-tpc金属(对等传输功率)。对等传输功率(塑料)算法还指定一个均匀的所有节点，而选择最小值，确保完全连接网络这一特定情况下。找到最小传输功率;3)桌面排版(不同的传输功率)。球的解决方案与不同的传输功率(排版)算法创建一个网络连接，但没有设定所有的传输范围相同的值。相反，它试图找到一个最低的功率水平为每一个节点分别。该算法以下列方式：其中节点对尚未连接，选择一个具有最小距离。发射功率设定这些节点的值足够的连接，检查连接所产生的网络;4)local-tpc喉罩(局部平均算法)所有节点开始与相同的初始传输功率。每个节点定期广播lifemsg。这些节点，然后计算数量的反应(noderesp)他们收到;5)林梦(当地邻居算法)。地平均邻居算法(低分子量)类似于喉罩除外，它增加了一些信息，它定义的lifeackmsg noderesp以不同的方式。除了地址从收到的lifeackmsg lifemsg，也包含它自己的计算。
实验表明，在local-tpc解寿命优于使用简单的固定作业(non-tpc)和一系列对称算法(塑料)利用全球知识。而出现局部算法不能够超越全球，他们的表现通常在一两个因素的一生。特别是，这些地方的算法实际上是可行的和可扩展的。
3 比较
基于位置的所有主要集中在定位网络拓扑。在这些算法中，喉罩和运动神经都是局部算法，而平等的传输功率算法(塑料)和不同的传输功率的算法(排版)是全球性的，这意味着全球信息是必要的，这些算法的实现。固定的传输功率(协议)是一个估计方法，但它没有提到如何调整磁带详细。不利的全球算法是每个节点保持长表全球信息和花很多额外的能量来获取信息，这可能会增加网络的干扰和通信成本。此外，它是很难获得全球信息在网络规模大。算法的地方，喉罩和下运动神经元，导致一个足够对称网络连接，并提供改进的网络寿命超过档案。运动神经导致较强的连接比喉罩。运动神经，喉罩，和对象执行相当类似的网络寿命。基于时间的所有重点调度的唤醒周期的无线传感器网络的节点。主要目的是平衡权衡可用的节点之间的通信网络中，能量消耗最小化为每个节点分配。
4 结论
传输功率控制的无线传感器网络的一个重要部分是由于有限的能源供应网络。不同算法表明，该系统可以分为2类：基于位置和时间的位置。所有侧重于拓扑传感器网络节点和分配不同的功率水平，保证每个节点在最浪费能源的模式，而基于时间的台电工程交换节点的状态之间的活动和睡眠得到最好的节能技术。这两者都可以实现的目标，尽量减少能源消耗和每一个在某些方面优于其他。
摘要：沟通是最耗能的事件在无线传感器网络(WSN)。显著降低能耗将传输功率控制(台电)技术动态调整传输功率,给出了2类的技术:基于位置和时间的无线传感器网络的算法基础。
矿用传感器超远距离传输技术研究 篇3
矿用传感器超远距离传输技术针对煤矿安全生产需要,将各种传感器采集到的模拟量传输到监控中心。由于煤矿井下工作面分散且距离较远,模拟量需要传输的距离大于3 km,而目前的传感器由于供电和功耗的问题一般只能达到2 km左右,满足不了煤矿生产现场实际需要。因而提高传感器的传输距离成为目前保证煤矿安全生产的瓶颈所在,要解决矿用传感器超远距离传输问题,首先必须研究分析超远距离传输原理,找到解决问题的有效方法。
1超远距离传输技术原理
以瓦斯传感器[3]为例,分析超远距离传输原理。
瓦斯传感器功耗:经调查,现在市场上主要厂家的瓦斯传感器功耗特性见表1。
MHYVP型电缆:双芯电缆(双绞线)等效图见图1,单芯截面积不小于1.5 mm2,电缆分布电容小于等于60 nF/km,电缆分布电感小于等于0.8 mH/km,电缆分布电阻小于等于12.8 Ω/km;传输中电源压降主要在电阻上,每公里电阻25.6 Ω(双芯),则5 km的电阻为128 Ω。因此需要提供给传感器的电压为
Up =IR+W/I (1)
式中:Up 为需要供电的电压;I是假设的电流;R是线路实际电阻;W是传感器的功耗。
根据电源安全性的原则,在系统设计中选择安全电压(36 V以下),在本安设计时电压电流能量曲线中,36 V电压下最大电流不超过300 mA。由此假设负载电流I为60～250 mA,根据2个瓦斯传感器的功耗,采用式(1)计算需要提供给传感器的电压Up,结果见表2。
根据表2,绘制线路电阻为128,64 Ω电源电压电流曲线,如图2～3所示。
根据电源安全性的原则,在系统设计中选择安全电压36 V以下,在本安设计时电压电流能量曲线中,36 V电压下最大电流不超过300 mA。
由图2～3可知:
1)在2个传感器的功耗为2 880 mW、电阻为128 Ω时,在36 V供电的情况下是没有能适合的;
2)在2个传感器的功耗为2 160 mW、电阻为128 Ω时,能在36～33 V直流供电情况下工作;
3)在2个传感器的功耗为1 800 mW、电阻为128 Ω时,能在36～31 V直流供电情况下工作;
4)在2个传感器的功耗为1 600 mW、电阻为128 Ω时,能在36～29 V直流供电情况下工作;
5)在2个传感器的功耗为2 880 mW、电阻为64 Ω时,能在36～27 V直流供电情况下工作;
6)在2个传感器的功耗为2 160 mW、电阻为64 Ω时,能在36～24 V直流供电情况下工作;
7)在2个传感器的功耗为1 800 mW、电阻为64 Ω时,能在36～22 V直流供电情况下工作;
8)在2个传感器的功耗为1 600 mW、电阻为64 Ω时,能在36～21 V直流供电情况下工作。
第一种情况是不能工作;第二种情况是工作的范围比较窄,工作的可靠性将大大降低,其他几种情况都有较宽的工作范围,意味着有较大的余量,都能较好地工作。可见,线路的电阻和传感器的功耗是影响传输距离的重要因素,减小线路的电阻就意味着需要更大线径的导线,这在长距离传输中的成本非常高。笔者将重点研究传感器的低功耗设计问题。
2传感变送器功耗产生的机理
功耗是由电源到地之间流过的电流决定的。计算功耗时必须加上所有从Vdd到GND流过的电流,并将其乘以这两个电源之间的电压差。目前硬件系统主要采用CMOS电路来实现,因此硬件系统的功耗主要来自CMOS电路的功耗。
在CMOS电路中,功耗的来源大体上可以分成2组[4]:动态功耗[5]和静态功耗。其中,动态功耗主要来源于:信号变化时,开关电容转换产生的功耗;转换期间从Vdd到GND流过的短路电流引起的功耗;输出波形中短路时脉冲波形干扰引起的功耗。静态功耗主要来源于源/漏结反偏时的漏电流和亚阈值电流。电路的功耗分布情况如表3所示,其中动态功耗是主要的,在CMOS数字电路中动态功耗损失占总功耗的70%～90%。
3低功耗设计的一般原则
1)降低电源电压。
由于功耗与电压的平方呈正比关系,因此降低工作电压是降低功耗的最有效途径。该方法不需要改变电路的结构,通过降低工作电压就可以取得减少功耗的显著效果,而且降低工作电压通常是针对整个芯片或整个模块。因此,降低工作电压比减小负载电容和减小活动性更易见效。
2)降低负载电容。
动态功耗与负载电容呈正比关系,因此减小负载电容成为降低功耗的另一个重要途径。在CMOS电路中,电容主要由两方面构成:一是器件栅电容和节点电容,与器件工艺有关;二是连线电容,值得注意的是,随着工艺的发展,连线电容逐渐超过器件电容。为了减小电容,在工艺方面可以选择小的器件,物理设计时减小连线长度。
根据上述原则,低功耗传感器设计的一般方法如下:
a.合理选用低功耗器件和芯片。现代检测系统,都离不开微处理器芯片。对于低功耗传感器,自然应该采用低功耗的微处理器芯片。微处理器功耗主要由工作电压、运行时钟、内部逻辑复杂度以及制作工艺决定,工作电压越高、运行速度越快,其功耗越大。在微处理器选取方面,首先考虑选用超低功耗的微处理器,此外还应选用低功耗或微功耗的外围器件,这样才能降低总体功耗。
b.选择低功耗的工作方式。在低功耗系统中,应该关注电源管理技术,通过软件和硬件使各个功能模块处于空闲模式或休眠模式,充分利用系统的“空闲”和“休眠”模式,来降低功耗。
c.采用合理的电源管理技术。降低工作电压和频率可以明显降低功耗,但同时也牺牲了速度和性能,因而简单地降低整个芯片的工作电压和频率会使得整体电路性能受损。针对电路不同模块、不同时刻对速度的不同要求,使用不同的工作电压和频率,既可保证整体电路的高速度,又可节省动态功耗。
4设计实例与分析
由于煤矿井下有瓦斯和煤尘等易燃易爆物体,给传感器供电的电源必须采用本安电源,其设计原理见图4。
低功耗传感器的设计关键是解决电源转换的效率、电源软启动、降低MCU及AD部分功耗、降低显示的功耗。在该低功耗矿用传感器设计实例中,需要的器件和芯片有黑白元件、4个数码管、AD转换芯片及单片机芯片。
1)单片机芯片:
采用Micro Chip公司的DSPIC30F5011单片机,其最大优点表现在引脚少、功能强,可直接带LED负载;具有低耗能工作方式,较简便地实现掉电保护;外围配置简单、明晰,提高了整机的可靠性;具有较强的抗干扰性能,大大提高了抵御外界的电磁干扰和本机控制电路的电磁干扰的能力。
2)前置放大单元低功耗设计:
通过传感器转换后得到的模拟信号往往是小信号,需经过放大后才能进行有效的处理;在运算放大器的选择上,选取LT公司的微功耗精准放大器LTC1495,其最大工作电流仅为1.5 μA,且供电电压范围很宽,为2.2～36 V。
3)AD转换单元低功耗设计:
在应用单片机的智能化仪表中,必须将采集到的模拟信号转换为数字信号才能输入到单片机中进行处理。这个工作由AD转换器来完成,该实例中采用TI公司的12位微功耗串行AD转换器ADS7866。芯片在Vdd=3.6 V、采样频率200 kSPS时的功耗为3.8 mW。
4)传感器及其他外设低功耗设计:
黑白敏感元件的功耗比较大,为0.25～0.45 W,一般为0.25 W(2.5 V×100 mA)、0.252 W(2.8 V×90 mA)、0.36 W(3.0 V×120 mA)、0.45 W(3.0 V×150 mA)。黑白元件的稳定性与功耗有一定关系,此方案中不希望降低传感器的稳定性,需要选用0.36 W。另一部分功耗比较大的是数码管显示,数码管采用超高亮的同时采用动态扫描技术,4个数码管的功耗可以降低到0.15 W(3.0 V×50 mA)。
该低功耗传感器的设计框图见图5。
黑白元件功耗选用0.36 W,4个数码管的功耗可以降低到0.15 W,单片机及AD系统功耗0.06 W,其他电路功耗估计0.03 W,累计功耗约0.6 W。本系统的电源效率为80%左右,0.8 W的80%为0.64 W,满足了设计指标。
5结论
提出了一种矿用传感器超远距离传输技术。依据大量试验数据得出线路的电阻和传感器的功耗是影响传输距离的重要因素的结论,提出了更经济的降低传感变送器功耗提高传输距离的方案。分析了传感变送器功耗产生的机理,提出了传感器低功耗设计的一般原则并设计了实例,经过试验验证,该实例能够达到工作要求。
摘要：目前矿井监控系统传感器一般传输距离只能达到2 km,为解决井下超长工作面传感器需要传输3～5 km的问题,提出传感器超远距离传输技术。传感器传输线路的电阻和传感器的功耗是影响传输距离的重要因素,重点对影响传感器功耗的因素进行了大量的试验与分析,并从降低电源电压、负载电容等方面阐述了低功耗设计的基本原则,指出降低传感变送器功耗是超远距离传输技术中最经济适用的方法。设计实例验证了该方法及原则的可行性。
关键词：煤矿传感器,超远距离传输,低功耗设计
参考文献
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无线传感器网络中传输电路的设计 篇4
无线传感器网络就是一种RGS系统 (远程地面传感器系统) , 它是一种利用多种传感器作为综合情报采集元件, 进行数据融合、编码等处理后, 发送给指挥中心, 处理还原后在监控平台显示出来的探测系统。它集传感器技术、图像探测技术、震动探测技术、声音探测技术、无线通信技术、数字编码压缩技术、信息融合技术及计算机技术为一体, 是由多种高新技术集成的综合性技术[1,2]。无线多传感器网络系统主要由以下几部分组成:
(1) 系统前端传感器[3]及GPS模块——信号采集部分:主要是由图像、声音、震动以及红外传感器组成的探测单元和GPS模块构成, 负责完成战场信息监测任务。
(2) 信息传输部分:主要负责将采集到的信息压缩编码和进行远距离无线传输。
(3) 指挥中心测控平台部分:主要完成对监测单元的远程控制及信号接收任务, 并对搜集到的各种信息进行融合处理、分析。将处理结果提供给指挥中心人员, 使他们能及时准确地把握战场态势, 做出相应的决策。本文主要是对无线传感器网络中图像传输系统[4]的硬件设计与软件编程的思想。
1 发射端调制解调器硬件电路设计和工作原理
调制解调器硬件电路在发射方和接收方, 由于所需完成的任务不同, 实际上是不一样的。发射方调制解调器电路原理图如图1所示。
系统使用+5 V的电源由无线电台的电池变换后供给。MSM7512B[5]使用专用的3.579 545 MHz的晶体, 由于其内部有接地电容, 不用外接补偿元件;单片机使用频率为11.059 2 MHz的晶体, 主要是为了在波特率设置时, 可以取得准确的波特率, 能有效避免定时器工作产生的积累误差, 外接的补偿元件是二个30 pF电容。为了防止单片机程序运行时的误操作, 应将单片机
2 接收方调制解调器与单片机的接口电路
接收方调制解调器电路与战场传感器方调制解调器电路在单片机和调制解调芯片的使用[6]和控制是一样的。所不同的是:单片机的第二串行口通过电平转换电路与计算机的RS 232C口相连, 把接收到的数字信号传送给微机。接收方调制解调器与单片机的接口电路[7]如图2所示。发光二极管显示电路作用也不完全相同, 其中D1～D8为接收数据显示, 它能把正确接收的数据以二进数的形式显示出来, D9为系统的电源指示, D10为发送正确指示, D11为载波检测指示, D12为数据传送指示。
3 调制解调器与PC机接口电路的设计
调制解调器与PC机接口实际上也就是调制解调器中单片机W77E58与PC机的接口电路, W77E58支持TTL电平, 而微机串行通信口RS 232C支持EIA电平, 因此在实现它们之间的串行通信时, 必须设计电平转换电路, 以满足它们各自的需要。
电平转换电路是指挥中心方调制解调器与微机的接口电路, 它也是数据无线传输系统硬件电路 (指挥中心方) 的一个组成部分。其工作过程如下:由调制解调器解调出来的数字信号[8], 由单片机处理后, 从W77E58的串行通信口2, 经电平转换芯片MAX232、PC机的RS 232C口 (DB9) 和微机内部的UART, 最后传递给CPU, 在监控平台上显示出来。其电路原理图如图3所示。
4 图像无线传输软件设计
程序共分五个部分, 三个主程序为:发送方单片机程序、接收方单片机程序和微机接收程序;两个子程序为:差错处理子程序、发送延时子程序。
收、发双方及单片机与PC机之间的联络均采用软件“握手”信号联络。所有联络“握手”信号均为#0AAH, 接收正确后应答信号为#00H, 接收错误则应答为#0FFH。
传感器一方在无数据需要传输时, 通过单片机的编程控制使MSM7512B工作在省电模式, 此时调制解调芯片 (不含W77E58) 的功耗仅为0.1 mW, 可以最大限度地延长电池的使用时间。
单片机与MSM7512B的逻辑控制关系:P1.0→MOD2, P1.1→MOD1, P1.5→AOG, 另外P1.4→电台PTT, 单片机控制MSM7512B和电台进行收、发转换。前端传感器有数据传输时, 产生一个下降沿的脉冲信号启动整个系统的程序运行, 数据传输完毕后, 系统返回初始状态。单片机的P1.5口控制选择MSM7512B的的输出电平。
设定单片机的2个串行口都工作于串行口工作方式1;定时器T1工作于方式2 (自动重装初值) [9], 作波特率发生器, 通过调整T1的初装值, 用来选择1 200 b/s, 600 b/s和300 b/s三种速率;定时器T2工作于方式1, 作定时器, 用来设计安排延时。
在系统的设计过程中, 为了减少电台灵敏度不高和信道质量差误码等影响, 发送方需连续发5次“握手”联络信号, 接收方在连续2次收到正确的联络信号以后, 才确认是有效的联络予以响应, 否则认为是干扰信号, 不予以响应。这样既能减少各类原因造成的接收机程序不启动运行导致漏报的可能性, 又能保证接收机不因干扰信号而误操作, 减少误报的机率。另外综合考虑电台的收发转换和调制解调芯片的收发转化所需的各类延时时间, 在设计程序时专门安排了一个延时时间。经过大量的实验, 得出一个比较合适的延时时间, 即不论通信哪一方, 在由收转为发状态后, 都先延时70 ms, 因为时间太短了系统不能正常工作, 太长了可能会影响数据的传输速率, 降低数据传输的时性。系统数据发射端和接收端单片机程序流程图如图4所示。
5 结 语
通过对MSM7512B调制解调芯片性能特点的了解, 设计出了发射端和接收端调制解调器的实际电路, 然后简单介绍了具有双串口功能的单片机W77E58的性能特点后, 给出了数据无线传输系统的接收方单片机与PC机之间串行通信的硬件电路图, 并描述了Modem与电台接口电路的设计过程, 最后叙述了整个系统单片机软件的特点。从整体上给出了无线传感器网络数据无线传输系统的设计原理图。
无线传感器网络涉及传感器技术、网络通讯技术、无线传输技术、嵌入式计算技术、微电子制造技术、软件编程技术等领域, 具有跨学科的特点, 在军事、民防、环境、生态、农业、健康、家庭和其他领域都有广阔的应用前景, 在空间探索和灾难救助等特殊领域, 传感器网络业有其得天独厚的技术优势。
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