《单片机应用设计-基于单片机的433M无线通信系统》廖永斌

基于433MHz和WiFi技术的无线智能锁设计研究发表时间：2019-08-06T15:47:57.327Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：马裕文[导读] 摘要：本文主要针对433MHz频段和WiFi技术的无线智能锁进行研究工作，研究的主要内容包括：基于433MHz频段和WiFi技术的无线智能锁的总体方案设计，无线智能锁的硬、软件设计等。

广东汇泰龙科技有限公司 528244摘要：本文主要针对433MHz频段和WiFi技术的无线智能锁进行研究工作，研究的主要内容包括：基于433MHz频段和WiFi技术的无线智能锁的总体方案设计，无线智能锁的硬、软件设计等。

关键词：433 MHz频段；Wi Fi技术；智能锁设计前言：无线网络技术的飞速发展给人们的日常生活带来了翻天覆地的变化，为人们提供了更加舒适、灵活、便利的办公和居住环境。

Wi Fi作为无线网络技术之一，其主要优点是分布范围广、传输速度快、硬件嵌入技术成熟；其主要缺点是传输过程中信号易衰减，功耗高且易受障碍物影响等。

433 MHz频段无线模块的显著优势是信号穿透能力强、抗衰减能力好、功耗低；但其缺点是传输速度慢，一般只适用于数据量较小的应用场景。

为满足智能锁的低功耗要求，选用433 MHz频段技术；而为了实现移动终端远程控制，故采用WiFi技术。

本文结合433 MHz频段和WiFi技术的无线智能锁设计，既实现了设备低功耗，又实现了稳定可靠的数据传输并支持移动终端远程控制功能。

1 系统总体方案设计智能锁系统整体结构如图1所示，主要由门锁终端、集中器、云端服务器和远程客户端4部分组成。

智能门锁的433MHz无线模块作为终端节点_，多个门锁终端节点与集中器组成局域网，它们将门锁的状态、刷卡信息及通过红外感应模块感应到门外有人在有效区域停留3 e以上使用摄像头模块拍照的图像等数据经过XXTEA加密算法加密上传到集中器，保证通信安全。

然后经过集中器WAA模块转发到云端服务器，云端服务器将状态信息发送到移动终端，存储图像和刷卡记录供P C终端查看。

分类号学号M********* 学校代码10487 密级硕士学位论文433MHz和868MHz双频段无线通信模块设计学位申请人：章祺学科专业：软件工程指导教师：邹雪城教授答辩日期：2015.01.20A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringThe Design of 433 MHz and 868 MHz Dual-band Wireless Communication ModuleCandidate : Zhang QiMajor : Software EngineeringSupervisor : Prof. Zou XuechengHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaJan., 2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要体域网是近几年新兴的一个用于人体生理信息监控的无线网络。

二零一四—二零一五学年＿二＿学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称＿基于单片机的无线通信系统的设计组长姓名卢兴学号联系电话 E-mail成员姓名李洪川学号成员姓名陈卓学号成员姓名靳伟娜学号成员姓名张硕学号专业通信工程班级 2011-1指导教师及职称王凤瑛（教授）2014年 4月 26日四、实验内容五、实验结果与分析六、实验结论七、指导老师评语及得分：附件：源程序等。

发送程序清单：org 0000hljmp mainorg 000bhljmp t0_intorg 0100hmain: mov tmod,#21h ;T0方式1 T1方式2自动重装 mov tl0,#0h ;装初值mov th0,#0hmov tl1,#0f4h ;装初值mov th1,#0f4hsetb ea ;开T0中断setb et0setb tr0 ;开始计数setb tr1mov r1,#0fh ;用于延时计数mov a,#0mov scon,#40h ;方式1amain: mov sbuf,a ;开始发送jnb ti,$ ;判断发送是否结束clr tiljmp amaint0_int:mov tl0,#0h ;装初值mov th0,#0hdjnz r1,next ;T0计数r1次inc a ;a数值加一mov r1,#0fhnext: retiend接收程序清单：org 0000hljmp mainorg 0023hljmp bisorg 0100hmain: mov tmod,#20h ;设置T1计数方式波特率 mov tl1,#0f4h ;波特率设置为2.4kb/s mov th1,#0f4hsetb tr1 ;启动T1mov scon,#50h ;方式1允许接受mov ie,#90h ;开串口中断sjmp $bis: jnb ri,bis ;等待接收完成clr ri ;清除接受标志位mov a,sbufmov p0,a ;送p0口显示retiend发射模块实物图：接收模块实物图：接收数据后的现象图：接收到55h后的现象图：接收到aah后的现象图：。

基于433MHZ短距离无线传感网络架构的设计作者：鲁立来源：《电脑知识与技术》2017年第12期摘要：该文通过构建一个简单的433MHZ短距离无线通讯网络物联网的末梢网络架构，研究基于433MHZ无线传感网构架的传感器节点设计、短距离网络通讯协议设计和数据处理及传送；实现一个简单的短距离无线底层网络平台。

在该短距离无线底层网络平台中实现传感节点实现智能化识别功能，节点无线网络接入和数据信息处理。

关键词：传感器；节点；协议；架构无线传感网也是物联网，这种无线传感网络会通过计算机网络将分布在不同地点的各种传感器节点连接起来，通过网络通讯协议将传感器节点收集的数据传送给中央处理单元，中央处理单元会按照软件设计的策略处理数据并给传感器节点发送指令。

无线传感网的实现通常会应用到计算机网络技术、单片机技术、传感器技术、程序设计、通信技术等相关多种技术的综合应用。

1无线传感网总体框架的设计无线传感网络的框架设计主要包括两个部分：底层网络设计部分和软件架构设计部分；底层网络设计部分主要是指传感器节点的设计、主控制结点的设计、网络通讯设备的配置和网络服务的设计，这些都主要是硬件框架的设计；软件架构设计部分主要是指服务器软件系统的开发、底层网络软件的设计和网络协议的编程。

无线传感网是通过底层网络收集传感器终端节点的数据，并把数据通过433MHZ无线通信协议发送给主控制器，主控制器使用单片机技术和软件处理底层数据，并将处理好的数据通过互联网和3G/4G网络发送给后台中央处理服务器，中央处理服务器会使用服务器软件系统分析数据并采用设计好的策略，发送指令控制主控制器和传感器终端，无线传感网的硬件框架如图1。

2无线传感网的硬件框架无线传感网的硬件框架包括：传感器节点、主控制结点、服务器和网络路由交换设备。

其中传感器节点、主控制结点通过433MHZ的网络无线通讯协议组成底层前端末梢网络，它们是无线传感网的核心部分。

（1）传感器节点传感器节点是前端末梢网络的核心硬件，它负责收集、分析数据，接受上级的控制指令，传送基础数据，自动进行底层前端末梢网络的组网功能。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710019989.4(22)申请日 2017.01.12(71)申请人 成都亿佰特电子科技有限公司地址 610000 四川省成都市高新区（西区）西芯大道4号1栋D347号(72)发明人 李勇　(74)专利代理机构 成都睿道专利代理事务所(普通合伙) 51217代理人 薛波(51)Int.Cl.H04L 5/14(2006.01)H04B 1/401(2015.01)H04B 1/44(2006.01)H04B 1/713(2011.01)H04B 1/715(2011.01)H04L 1/00(2006.01)H04L 7/00(2006.01)(54)发明名称基于433MHz的全双工无线通信模块(57)摘要本发明涉及一种基于433MHz的全双工无线通信模块，该模块将每一段时间划分为发送周期和接收周期，模块将根据所在的时间段自行进行发送和接收状态的切换。

模块在每一个发送阶段的最开始，都会发送时序同步数据包，与通信的另一方进行时序同步，模块接收到来自另一方的同步包后，会重新开始计算接收段时间。

即通信双方将不停自行对准时间相位，确保在一方处于发送时，另一方为接收；对于时分双工的实现，根据上述核心内容，将模块的发送、接收切换周期缩短，切换的频率远远大于用户发送数据的速率。

本发明会自动进行同步操作，可告知用户通信链路质量及状态，降低了用户前期调试成本，并保证了用户不会在无法通信时进行通信操作以造成数据丢失。

权利要求书1页 说明书2页 附图1页CN 106788947 A 2017.05.31C N 106788947A1.一种基于433MHz的全双工无线通信模块，其特征在于：该模块将每一段时间划分为发送周期和接收周期，模块将根据所在的时间段自行进行发送和接收状态的切换；模块在每一个发送阶段的最开始，都会发送时序同步数据包，与通信的另一方进行时序同步，模块接收到来自另一方的同步包后，会重新开始计算接收段时间；即通信双方将不停自行对准时间相位，确保在一方处于发送时，另一方为接收；对于时分双工的实现，根据上述核心内容，将模块的发送、接收切换周期缩短，切换的频率远远大于用户发送数据的速率；从宏观上来看，模块工作在全双工状态，用户发送、接收数据将无需关心模块处于何种状态，即无需在接收时等待接收完成后再进行发送，或在发送时无法接收数据；对于跳频逻辑，根据核心内容，在每次进行同步时，加入信道数据，即双方会进行约定，下次同步或通信时，将处于哪一个信道。

基于MSP430的无线传感器网络设计
史永彬;叶湘滨
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2006(000)007
【摘要】简要介绍无线传感器网络,给出基于MSP430F1xx系列单片机的无线传感器网络节点制作及组网设计方案;结合射频收发一体的NORDIC系列芯片和新型数字传感器,设计可组建无线网络的探测节点,实现对监测区域内相关物理信号的采集;给出组网设计中相关技术研究.通过实验表明,制作的传感器节点在数据采集和传输过程中有较高的可靠性.
【总页数】4页(P5-7,20)
【作者】史永彬;叶湘滨
【作者单位】92493部队;国防科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于MSP430与CC2420的自组织无线传感器网络设计 [J], 王水璋;闫文娟
2.浅谈基于MSP430和nRF905的无线传感器网络设计 [J], 邢唱白
3.基于MSP430F149与CC2530的多种气体传感器网络设计与应用 [J], 王水璋;闫文娟
4.基于MSP430和nRF401的无线传感器节点设计 [J], 任玲;刘雪兰;宗灶童;金濯
5.基于MSP430系列单片机的无线传感器网络设计 [J], 无
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821368225.2(22)申请日 2018.08.23(73)专利权人 台州新季洁电子科技有限公司地址 318000 浙江省台州市黄岩区北城街道西工业园区北城片(72)发明人 罗江　(74)专利代理机构 厦门市新华专利商标代理有限公司 35203代理人 罗恒兰(51)Int.Cl.H04B 1/40(2015.01)G08B 3/10(2006.01)(54)实用新型名称一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统(57)摘要本实用新型涉及一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其基于433MHz频段进行呼叫器和主机之间的通信，使得呼叫器与主机之间的信号接收灵敏度高，绕射性能好。

而且，本实用新型的433MHz无线发射和接收电路中采用A7108芯片实现，使得呼叫器具备远距离传输能力，同时具有功耗低的特点。

在空闲时间，系统是休眠状态，此时功耗极低，当呼叫器收到主机无线信号时自动唤醒系统并正常收发数据。

权利要求书1页 说明书5页 附图9页CN 208806796 U 2019.04.30C N 208806796U1.一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，包括通过无线语音信号进行通信的呼叫器和主机，其特征在于：所述呼叫器设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音播放电路和语音采集电路，所述供电电路连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，该供电电路包括电池、降压电路和电池管理电路，降压电路连接电池，而电池管理电路连接电池以及充电器；所述433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音采集电路均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；所述主机设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音播放电路、语音采集电路和操作显示界面，所述供电电路包括降压电路，连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，所述433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音采集电路、操作显示界面均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；所述呼叫器的433MHz无线发射和接收电路和主机的433MHz无线发射和接收电路相同，该433MHz无线发射和接收电路采用A7108芯片实现。

基于433MHz无线通信模块的开关柜测温系统研究摘要：本文首先分析了电气设备温升和发热的原理，然后给出了基于433MHz无线通信模块的开关柜测温系统方案的详细设计，方案整体具有较高的性价比，可满足开关柜测温需求。

关键字：开关柜测温、433MHz、在线测温技术一、概述在变电站或开闭所，母排、刀闸、高压开关柜、断路器、电缆、架空线路之间一般都采用插头连接，长期过载、接头松动、触头老化等因素容易导致接触电阻增大，可能发生触头升温过高甚至烧毁等严重事故。

一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给供电公司造成较大损失；再者变电站内开关柜、母排、电缆、架空线的分接头众多，呈网状及封闭结构，查找故障隐患非常困难，浪费了大量的人力，物力。

二、高压电气设备发热原理导体的发热主要来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。

散热的过程实质是热量的传递过程，其形式一般由三种：导热，使热量由高温区传至低温区。

辐射，热量从高温以热射线方式传至低温物体的传播过程。

对流，在气体中，各部分气体发生相对位移将热量带走的过程。

导体温升过程也是一个能量守恒的过程。

式中为均匀导体的稳定温升，I为通过的电流，R为导体电阻，F为有效换热表面积，α为换热系数。

从均匀导体持续发热时温升与时间的关系式看出：1)温升过程是按指数曲线变化，开始阶段上升很快，随着时间的延长，其上升速度逐渐减小。

2)对于某一导体，当通过的电流不同，发热量不同，稳定温升也就不同。

电流大时，稳定温升高；电流小时，稳定温升低。

3)大约经过(3～4)T的时间，导体的温升即可认为已趋近稳定温升T。

无线模块具有3个I/O口,其中IO1和IO3支持扩展，可外接温度传感器或控制信号。

产品特点：超低功耗：休眠电流2.5uA；组网深度：8级中继（9跳）；功率可调：调节范围1dbm～17dbm：发射功率10mw（10dbm），距离1000米（9.6kbps）；发射功率50mw（17dbm），距离2500米（9.6kbps）；8×262bytes数据缓冲区；支持跳频、固定频率两种工作模式；支持SmartNode协议传输、数据透明传输；网络结构：点对点、点对多点、多级中继；接口支持：1路UART串口，或6路I/O口，或5路10位A/D转换。

专利名称：利用wifi信号接入433MHz无线数据的手持装置专利类型：实用新型专利
发明人：尧兵,廖小强,孙琪
申请号：CN202020366528.1
申请日：20200319
公开号：CN211352459U
公开日：
20200825
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种利用wifi信号接入433MHz无线数据的手持装置，包括转换设备和手持设备，转换设备包括壳体，壳体内部设置有wifi通信模块、433MHz无线通信模块、处理器、存储器以及电源模块，处理器与wifi通信模块、433MHz无线通信模块以及存储器连接；电源模块与处理器、wifi通信模块以及433MHz无线通信模块连接。

本实用新型的目的是提供一种利用wifi信号接入433MHz无线数据的手持装置，通过wifi信号把手持设备扩展到433MHz无线数据的应用场合，整合了wifi信号与433MHz无线数据的传输，使各频段数据传输优势互补，既发挥了433MHz无线数据传输距离远的优势，又兼顾了wifi信号接入方便的特点。

申请人：成都中航讯飞科技有限公司
地址：610000 四川省成都市成华区成宏路18号1栋1单元9层5号
国籍：CN
代理机构：成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：张超
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学号：课程设计题目基于单片机的433M无线通信系统学院专业班级姓名指导教师2018年 1月 13日《单片机应用设计》任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 基于单片机的433M无线通信系统课程设计目的：1、熟悉单片机应用系统的硬件设计及软件设计的基本方法；2、将《单片机原理与应用》理论课的理论知识应用于实际的应用系统中；3、训练单片机应用技术，锻炼实际动手能力4、提高正确地撰写论文的基本能力。

课程设计内容和要求1、完成硬件电路的设计，其中包括单片机和CC1101模块的设计；2、完成无线通信模块的程序设计与实现，上机运行调试程序，记录实验结果（如图表等），并对实验结果进行分析和总结；3、课程设计报告书按学校统一规范来撰写，报告主要包括以下内容：目录、摘要、关键词、基本原理、方案论证、硬件设计、软件设计(带流程图、程序清单)、仿真结果、实物运行结果照片、结论献等；4、查阅不少于6篇参考文献。

初始条件：1、STC89C52和CC1100H模块；2、先修课程：单片机原理与应用。

时间安排：第19周，安排设计任务，完成硬件设计；第20周，完成软件设计、撰写报告，答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1基本原理 (1)1.1无线通信系统 (1)1.2芯片简介 (1)1.2.1单片机STC89C52 (1)1.2.2 无线通信CC1101芯片 (3)2方案论证与设计 (5)2.1无线通信模块选择 (5)2.2 单片机最小系统选择 (5)2.3整体方案设计 (6)3 硬件电路设计 (6)4软件程序设计 (8)4.1发送端编程 (8)4.2接收端编程 (9)4.3程序调试与下载 (10)5硬件仿真 (12)6实物制作与调试 (12)6.1 STC89C52单片机最小系统 (12)6.2无线通信模块CC1101 (13)6.3稳压电路模块 (13)7心得体会 (15)8参考文献 (16)附录 (17)摘要随着通信系统信息容量的不断提高，射频技术在无线通信中占据着举足轻重的位置。

基于蓝牙4.0与3G的无线传感器网关设计与实现廖鹏飞;陈庆奎【摘要】针对无线传感器网络与Internet网络的通信协议不兼容问题,利用低功耗蓝牙4.0与第三代移动通信技术,设计一种无线传感器网关.硬件设计方面,使用基于ARM Cortex-A8的S5PV210作为主处理器,使CC2540蓝牙模块与无线传感器节点相连接,控制3G模块进行远程通信.软件设计方面,基于Android操作系统实现无线传感器网络与Internet网络的数据接收、网络协议转换、交互控制等功能.测试结果表明,该网关具有较低的接收与转发数据丢包率、处理时延及功耗,可保证无线传感器网络与Internet网络的高效实时通信.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2015(041)009【总页数】7页(P13-18,24)【关键词】无线传感器网络;蓝牙4.0;Android系统;无线传感器网关;TCP/IP协议【作者】廖鹏飞;陈庆奎【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TP391无线传感网络是由分布在监测区域内大量的微型传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统，其主要目标是将网络监测区域内被感知对象的信息进行采集、分析处理，并最终把这些信息发送给网络所有者，使所有者对监测区域所感知的对象进行决策应用在环境监测、目标定位、医疗护理等领域［1-3］。

与传统网络不同，微型传感器节点的计算能力、存储能力以及通信能力相对较弱。

因此，无线传感网络的通信协议具有低功耗、低数据速率等特点。

以至于高能耗的TCP/IP通信协议不适用于无线传感网络，从而使无线传感器网络与Internet网络异构。

通常解决异构网络之间通信的典型方案是设计协议转换网关。

目前很多学者已经在这方面做了研究，如文献［4］提出基于ZigBee/Ethernet的无线传感器网关；文献［5-7］提出基于ZigBee/GPRS的无线传感器网关；文献［8］提出基于ZigBee/CDMA的无线传感器网关。

基于单片机的无线火灾报警系统设计与实现钱发飞;郑育鹏【摘要】以单片机作为控制器件,采用烟雾传感器、温度传感器设计火灾报警系统,实现实时监控.当温度或烟雾浓度超过设定的阈值1时,GSM模块向用户发送预警短信,同时启动声光报警,排气扇工作.当温度或烟雾浓度超过设定的阈值2时,GSM模块向用户拨打报警电话.系统主要有电源模块、烟雾检测、温度检测、矩阵键盘、液晶显示、声光报警、GSM模块、串口通信和数模转换等电路.该系统投入运行并测试后,可满足多种环境火灾报警的基本要求.【期刊名称】《高师理科学刊》【年(卷),期】2017(037)007【总页数】8页(P42-48,55)【关键词】火灾报警;单片机;传感器;GSM模块【作者】钱发飞;郑育鹏【作者单位】紫金县职业技术学校电子与电工科,广东紫金517400;紫金县职业技术学校电子与电工科,广东紫金517400【正文语种】中文【中图分类】TN929.5;TP368.2当前，人们越来越重视安全生产，传统的火灾报警已不能满足人们的需求．随着手机使用的逐渐广泛，设计一种能够将火灾报警信息发送给手机、电话通知用户，对及时防止火灾事故的发生具有重大意义．本文设计一种以单片机为核心，具有声光报警功能，能向用户发送短信、拨打电话通知用户的火灾报警系统．1.1 系统结构火灾报警系统结构见图1．该火灾报警系统能够检测周围环境温度以及烟雾浓度，并具有声光报警以及GSM手机短信和电话报警的功能[1]．基本电路有：烟雾传感器、温度传感器、单片机最小系统、电源、风扇、矩阵键盘、声光报警和显示器等电路．单片机控制GSM模块TC35经GSM移动网络发短信、拨打电话到用户手机．1.2 工作原理温度传感器将收集到的温度信息直接传送到单片机处理，烟雾传感器将收集到的烟雾浓度信息的模拟信号经模数转换后传送至单片机，在LCD1602液晶屏上显示温度和烟雾浓度信息．同时，单片机将接收到的信号与设定的阈值进行比较，当采集到的信号强度达到设定的报警阈值1时，系统启动报警电路，蜂鸣器、LED灯、排气扇工作，同时触发GSM模块工作，GSM模块发送预警短信．当采集到的信号强度达到设定的报警阈值时，拨打报警电话到用户手机，使用户有较为充足的时间采取措施，防止火灾事故的发生．若未达到阈值则蜂鸣器、风扇及LED灯停止工作，系统仍处于正常的工作状态．1.3 主要特点（1）既采用了传统的声光报警，同时也采用了手机短信预警和电话报警功能；（2）采用LCD1602液晶屏，实时显示温度和烟雾浓度数据；（3）矩阵键盘采用4*4排列方式，具有手动输入用户手机号码、取消报警以及测试蜂鸣器报警等功能；（4）根据用户所处环境需求来设定温度和烟雾浓度报警阈值．2.1 电源电路该电路由变压器、桥式整流、滤波、三端稳压和电压调节电路组成（见图2），可为报警系统提供稳定的工作电压．2.2 单片机及最小系统单片机是火灾报警系统的核心，当温度及烟雾浓度超过设定的阈值后，启动声光报警设备和排气扇工作，同时控制GSM模块发短信，拨打电话给用户．综合考虑报警系统的接口功能，以及价格、体积、操作方便性等因素．同时STC12C5A60S2与8051系列单片机引脚相同，命令代码兼容8051系列单片机，且响应速率比8051系列单片机提高8~12倍[2-3]，因此该系统采用STC12C5A60S2单片机作为报警系统单片机．单片机最小系统见图3．2.3 烟雾传感器电路MQ-2型烟雾传感器具有以下优点：（1）可检测的气体种类繁多，满足多种气体检测；（2）简单的外围电路就能够实现将信号转换的功能；（3）灵敏度非常高、响应速度快；（4）抵御滋扰的本领强、稳定性高、输出的信号大；（5）寿命长、成本低廉[4]．同时MQ-2的精度等级能够满足多种环境，因而该设计中使用了半导体型的MQ-2烟雾传感器，其使用范围非常广．烟雾传感器输出的是模拟信号，因此要经A/D转换器转换成数字信号后，再送给单片机控制器．由于气敏器件的内阻比较小，在上电之后，往往要经历一段时间才能够回到稳态．因此，为保障检测数据的准确，MQ-2传感器需开机预热几分钟后才可投入使用．通过A/D转换芯片ADC0832采集数据后可以得到检测现场各种烟雾浓度的电压值，可以据此设定理想的烟雾强度报警值进行报警[5]．烟雾传感器输出信号接A/D转换器的CH0通道．ADC0832与单片机需要连接4条线，分别是CS（低电平使能），CLK（芯片时钟输入），DO（数据信号输出），DI（数据信号输入）．由于单片机的P2.2是双向的，所以DI与DO并在一起（见图4）．2.4 温度传感器电路使用DS18B20线路简单，编程容易，但是比AD590精度低．AD590还需要其它辅助电路，线路复杂，编程难度大，但是温度精确．考虑到电路的设计成本，采用DS18B20作为该系统的温度传感器．单片机和DS18B20之间的通信是通过1-Wire 协议进行通信的，在使用时只需要把温度传感器的数据引脚和单片机的一个I/O口接上，然后将温度读出即可．STC12C5A60S2单片机硬件系统必须使用多总线协议．因此，在二者进行通信时，可以选择软件的方式来模拟单总线协议的情况．传感器DS18B20使用时只需要接到控制器（单片机）的I/O口P2.0，同时由于单总线是开漏的，故需要在电路外接一个4.7 K的上拉电阻．温度传感器电路见图５．2.5 GSM模块电路GSM网络具有覆盖区域广，保密性强，无距离障碍等优点[6]．TC35是西门子公司的一款双频900/1 800 MHz高度集成的GSM模块[7]．该模块的主要功能是当传感器采集到报警数据时，经单片机处理后，将采集数据通过TC35 GSM模块发送给远程的手机终端，通知用户．TC35模块工作在900 M和1 800 M这2个频段，在频段内可以传输语音和数字信号．使用时，需要将SIM卡插入GSM模块上．单片机向TC35 GSM模块写入不同的AT命令，可以实现很多的功用，完成各类GSM业务，如读取，删除信息，读取SIM卡上的电话号码，收发短信及拨打电话等[8]．IGT与单片机的P3.2引脚相连，该引脚为TC35的触发引脚．当烟雾传感器检测到烟雾或温度超过阈值时，经由程序让单片机P3.2口输出超过100 ms的低电平脉冲信号，其下降沿时间小于1 ms，此时TC35开始工作，TC35发送信息进行报警；当烟雾传感器没有检测到烟雾时，IGT引脚检测到P3.2口为高电平，TC35不工作．TC35与单片机采用串口通信方式，使用 TTL 电平通信时，即通过MAX232芯片把单片机的P3.1（TXD）与模块的RXD相连，单片机P3.0（RXD）与模块的TXD相连，然后地线相连，即可以实现通信（见图6）．2.6 液晶显示电路为了使用户明确现场的温度和烟雾浓度信息，需要设计显示功能．LCD1602是一款比较通用的字符液晶模块，能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制，能同时显示32个字符．该型LCD驱动方便，显示界面足以满足要求，应用十分广泛．显示电路采用LCD1602液晶屏，实现对温度和烟雾浓度的监测数据的实时显示．LCD1602的DB0-DB7数据口接单片机的P0口（见图7）．2.7 按键控制电路报警系统需具备手动输入用户手机号码、设置报警阈值、取消报警以及测试蜂鸣器报警等功能．为了实现友好的互动操作，需要设计按键控制电路．由于4*4排列的矩阵键盘使用广泛，程序控制成熟，因此设计中使用该型键盘．矩阵键盘功能分布见图8，0~9是数字键，用来输入数值．设置键Set，取消键Cancel，删除键Delete，加1键，减1键，报警停止键Stop．单片机P1.0~1.3与键盘列接口相连，P1.4~P1.7与键盘行接口相连（见图9）．2.8 声光报警电路由于声音和闪光比较容易引起人们的注意力，因此除设计手机短信预警和电话报警外，还需要设计声光报警电路，这样采取多种途径进行报警，方便用户采取措施防止火灾事故发生．声光报警电路通过一个三极管基极串连一个电阻与单片机I/O 口P3.2连接[9]．由于蜂鸣器工作电流较大，因此要利用三极管放大电路来驱动[10]．当单片机控制中心判断出检测的温度和烟雾浓度超过阈值时，P3.2输出高电平，三极管导通，蜂鸣器报警，LED灯闪烁．否则，三极管截止，蜂鸣器不发出声音，LED灯熄灭（见图10）．3.1 系统主程序设计主程序是一个无限循环体，其流程是：首先，在上电之后完成系统各部分电路的初始化，包括单片机输出输入端口的设置、数据存储电路、外围驱动和定时中断等．其次，调用火灾报警处理子程序，子程序包括数据采集、火灾判断和报警等．主程序流程见图11．3.2 定时中断程序由于要实时显示温度及烟雾浓度信息，因此采取中断定时方式．每隔1 s读取温度及烟雾浓度信息，并刷新到LCD1602显示器上面．定时中断程序流程见图12．3.3 报警处理子程序火灾报警处理子程序包括数据采集、火灾判断和报警等．为了使用户有充裕的时间采取应对措施，该系统采用短信预警和电话报警相结合的方式．系统对温度和烟雾进行了２次数据采集与判断，每次信号采集后根据得到的数据与设定的阈值比较[11]．考虑到温度和烟雾浓度会随着火势的变大而逐渐升高，因此设定２个阈值．如果不超过阈值系统则一直处于采集状态，当温度及烟雾浓度超过阈值1时，开启声光报警，转动风扇，GSM模块发送短信．当温度及烟雾浓度超过阈值2时，GSM模块拨打报警电话．当温度、烟雾浓度降低至正常值或者按下停止报警按键时，停止声光报警、风扇降温电路．系统的报警处理子程序流程见图13．同时为了更加安全，当温度和烟雾浓度其中一个数据超过阈值时，系统判定为异常，采取相应措施．即当温度≥阈值时，温度异常，置寄存器变量为1，否则为0；当烟雾浓度≥阈值时，烟雾浓度异常，置寄存器变量为1，否则为0．综合２次温度烟雾信号的采集，根据温度和烟雾的寄存器变量和的状态，判断现场情况：2个寄存器变量均为0，表示情况正常；2个中只要有1个为1，表示情况异常．3.4 矩阵键盘扫描子程序设计4*4矩阵键盘采用定时扫描、软件去抖的扫描方式．其流程见图14．在火灾报警系统调试中，最难的是TC35模块的调试，首先要保证TC35能够正常工作．以GSM模块TC35为例，展示系统的调试过程．4.1 联机准备（1）安装好SIM卡，将 PC的串口线接至 GSM 模块 DB9 COM 头；（2）使用串口调试助手进行调试，先选择串口COM1，波特率设置为9 600；（3）检查连接是否正确：输入“AT”→手动发送，成功则返回OK．4.2 电话测试（1）打电话测试：输入“ATD电话号码；”→回车，成功则返回OK；（2）挂机：输入“ATH”→回车，成功则返回OK．4.3 发短信设置（1）手动Text短信模式设置：输入“AT+CMFG=1”→回车，成功则返回OK；（2）设置当前字符集为GSM：输入“AT+CSCS=GSM”，成功则返回OK；（3）设置接收短信的手机号码：输入“AT+CMGS="用户手机号码"”→回车，成功返回“<”；（4）设置发送短信息的内容：在“<”后直接输入“英文短信内容→”回车，回复+CMGS 215 OK，表明发送成功．5.1 测试准备（1）根据日常气温状况、周围环境情况及用户需求，灵活设定温度及烟雾浓度报警阈值．在本测试中设定温度报警阈值1=33 ℃、阈值2=57 ℃；烟雾浓度报警阈值1=20010-6、阈值2=32 00010-6；（2）设置用户手机号码．5.2 烟雾报警测试测试用品：报警系统、打火机．测试烟雾报警电路时，为保证实验的顺利进行和准确性，利用打火机的出气口对着烟雾传感器喷气．当LCD1602显示的烟雾浓度超过阈值20010-6时，蜂鸣器响起，排气扇开始转动工作，LED灯闪烁，TC35发送短信到用户手机．当LCD1602显示的烟雾浓度超过阈值32 00010-6时，向用户拨打报警电话．当LCD1602显示的烟雾浓度低于阈值20010-6时，蜂鸣器、排气扇及LED灯停止工作．5.3 温度及报警测试5.3.1 温度测试分别选择早中晚几个不同的时间段分别采集3个测温点的温度，并在LCD1602液晶显示，同时与现场温度计测量值进行比较，对比测试数据见表1．通过对比可以看出，温度传感器测量数据与温度计测量数据最大相差0.5 ℃，可满足多种场合温度测量的需要．误差分析：（1）温度传感器由于制造工艺产生的固定误差；（2）传感器工作时自身发热，造成测量偏高．校正方法：DS18B20产生的误差为线性误差，因此可在程序设计中，用测量值减去一个校正值，使结果接近实际温度．5.3.2 温度报警测试测试温度报警电路，为保证实验的顺利进行，使用手指捏住温度传感器，当温度达到阈值33 ℃时，蜂鸣器响起，排气扇开始转动工作，LED 灯闪烁，TC35发送短信到用户手机．当温度达到阈值57 ℃时，TC35拨打电话到用户手机．当温度传感器的数值低于阈值33 ℃时，蜂鸣器、风扇及LED灯停止工作．LED1602实时显示当前温度和烟雾浓度．测试结果表明，该火灾报警系统既能发送报警短信，又能拨打报警电话．同时温度和烟雾浓度信息显示正确，人机交互界面友好，按键功能正常，稳定性较好，没有发生误报现象．报警系统设计简单实用，成本较低，方便快捷，可应用于各种环境．[1] 程俊红．基于单片机的烟雾报警器设计[J]．信息通信，2014（2）：61[2] 张兰芳，纪娟娟．基于AT89C51的单片机系统设计教学与仿真[J]．中国科教创新导刊，2012（17）：192-192[3] 刘瑞涛．基于单片机控制的无线烟雾检测报警系统[J]．黑龙江科技信息，2014（8）：18-18[4] 金发庆．传感器技术与应用[M]．北京：机械工业出版社，2004（2）：1-20[5] 田亚立，梁波，尹少荣，等．基于单片机的烟雾报警系统设计[J]．电子测试，2015（21）：1-2[6] 吕珊珊．谈GSM无线网络优化思路构建[J]．电子技术与软件工程，2014（18）：34-35[7] 陆爱明．基于TC35模块的无线接入终端设计[J]．电子产品世界，2005（11）：80-84[8] 徐春江，曹博．火灾自动报警系统安装维护分析研究[J]．中小企业管理与科技，2015（2）：204-204[9] 王哲，朱英龙．基于单片机的火灾报警系统[J]．信息通信，2015（7）：43-44[10] 谈琦．射频消融系统研究[D]．杭州：杭州电子科技大学，2015[11] 蔡晓艳，胡朝阳．基于STC89C52单片机的火灾语音报警器的设计与实现[J]．电子设计工程，2015（14）：67-69。

一种基于对等网络的433 MHz频段无线传输方案的设计邓芳;李冰;董乾
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2017(36)20
【摘要】基于433 MHz频段设计了一套无线传输解决方案,实现了一种基于对等网络的无主机信息共享系统.本方案中通过移交主机权的方式实现了广播发射机乃至信号覆盖区域的自适应切换,最终使所有节点都完整地接收到数据包.方案中每个节点均使用FPGA为主芯片,经系统测试,在100 mW以内的发射功率下,每个节点覆盖半径可达100 m,传输速率最高可达8 kb/s.本设计提供了一种网络式的数据传输方式,有良好的应用价值.
【总页数】5页(P71-74,79)
【作者】邓芳;李冰;董乾
【作者单位】无锡科技职业学院电子技术学院,江苏无锡214000;东南大学微电子学院,江苏南京210018;东南大学微电子学院,江苏南京210018
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
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智能家居RF通信模块的设计与实现
曾艳;程文彬;戴跃洪
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2014(30)7
【摘要】针对智能家居终端设备的极大差异带来的网络接口不统一问题,设计了四线控制家电的RF通信模块,其接口简单,具有高兼容性.首先介绍了基于射频无线通信技术的智能家居系统,设计并实现了一款采用STM8S 103F3单片机和CC1101无线收发器的通信模块,重点论述了通信模块的硬件及软件设计.用软件模拟FIFO (first input first output,先入先出队列)缓冲区确保不丢失数据,且发送数据前检查同频电磁波实现防冲突功能.测试表明,该无线通信模块能够满足低成本、低功耗和远距离无线传输的要求.
【总页数】5页(P95-99)
【作者】曾艳;程文彬;戴跃洪
【作者单位】电子科技大学机械电子工程学院成都611731;电子科技大学中山学院机电工程学院中山528400;电子科技大学机械电子工程学院成都611731【正文语种】中文
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