无线环境监测系统的设计方案
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图7节点软件流程
4 测试方法与数据
测试条件为：终端供电5 V。室温为26 qc。下面进行的是终端节点通信距离的测试。 终端、节点放置在同一水平面，在保证两天线对准的情况下，将距离分别设为1 em，9 cm。将节点A和B分别放在终端两侧，距离为10 cm，测试温度，光照，编码预置功能。测试结果如表1（均有预置编码的功能，探测延迟3 s）。
下面进行的是中继节点转发测试。
将终端与节点A的距离没为50 cm，两者不能正常通信，将节点B插入到两者中间，测试终端是否能够正常识别2个节点，然后将A，B 2个节点互换，测试足否能正常识别。测试结果如表2所示。
表2测试记录
再次测试最大转发距离，当A作为转发节点时，最大转发距离为66 cm，当B作为转发节点时，最大转发距离为80 em。
最后进行的是节点功耗测试。
保持D1+I）2=50 cm。测试转发节点测试。
实测发现，2个节点都作为中继的时候，最大的电流时3 mA，平均电流在2.4 mA。
5 测试结果分析
温度、光照测量：温度由于采用芯片内集成温度传感器，可采用温度计对温度准确度进行测试。经过算法补偿，在23～40℃的范围内，温度准确度在2℃以内。终端与节点的通信距离最远町达35 cm。节点实现r中继转发的功能。节点的电流非常小，在3 mA以内。
表1测试记录环境监测是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。随着科技的不断进步，特别是计算机技术和网络技术的不断发展，环境检测由经典的化学分析向仪器与计算机和网络相结合的方式，实现f无线环境的检测。本文中设计了一个尤线环境检测系统，以MSP430F5438单片机为控制核心，实际制作一个终端和2个节点，终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息，并且节点能够实现中继转发的功能。整个系统采用OOK调制方式，收发都使用一个天线，终端发射信号时。
将欲传输的信息通过串口输出的电平控制本振的开断从而实现OOK调制，后级使用丙类功放发射，接收端节点将天线上的信号进行放大，然后倍压检波，通过自适应比较器解调出数据，最后再向终端回传环境信息。
1 总体方案设计
在整个系统的设计过程中，终点和节点都需要一个主控芯片进行处理。主芯片选用MSP430F5438系列单片机。在信号调制方面采用了OOK（On.Off Keying）调制方案。在高频功放方面，采用了分立元件自制戊类放大器使用NEC公司的产品2SC3355做功放管。最后确定通信协议方案选择，设计思想足由检测终端发起一次信息阿步传输，所有的节点根据自己的编号在不同的时隙发送信息，中继节点自行搜索判断。通过一系列的选择和设汁，整个系统的结构设计如图1所示。
图1 系统整体方案框图
系统以MSP430F5438单片机作为终端和节点的主控芯片，光照探测由光敏电阻来实现，温度可由单片机内部自带的温度传感器得到。，数据的调制、接收采用串口通信，使用I／O口来控制天线的收发模式。
2 系统的理论分析与计算
2.1 发射机的电路分析与设计
本地振荡采用lO.7 M谐振器以及74HC00构成的皮尔斯振荡器，同时通过门级电路还可以增大对后级丙放的驱动功率，而串121也可以通过与非门来调制信号。
实际测量5圈，直径为3.4 em的线圈，在lO.7 MHz下测量得到电感量为1.553 uH，Q值为156。在lO.7 MHz时的损耗电阻为：
得到r=0.669，所以在并联谐振下等效电阻为：
2.2 开关状态功放输入输出匹配
在节点上采用高效率的开关状态功放，而终端也可以使用戊类放大。设定输出功率为0.1 w。首先计算C3355的输出阻抗，假设C3355的输出功率为0.1 w，根据功放的最佳负载计算得到，我们的电源电压为Vc=3 V，设Vce=0.1V，输出功率Po=0.1 w，计算得出最佳输出电阻为
R=
从C3355的datasheet上则三极管的输出得到集电极的输出电容，故假设输出电容是15 pF，阻抗可等效为一个42Ω的电阻与一个15 pF左右的电容并联。取集电极馈电线圈的电感为10 uH兼作为输出的谐振同路，此时所需的谐振电容为22.12 pF，所以还需要在集电极到地接入一个（10～22.12）pF的电容，为了便于调谐，采用了一只5／35pF的可调电容，经过这样后，三极管输出为42n的纯阻，然后经过一个42 Ω～16.3 kΩ的三阶低通滤波器实现阻抗变换，并且使输出波形平滑（滤掉载波的高次谐波）。
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