全国大学生电子设计竞赛一等奖作品D题无线环境监测模拟

0 以 MSP430 单片机为核心，利用数字温度传感器以及光敏电阻采集温度和光照信息；通过 ASK 调制和调谐式解调（Tone Decoder）进行数据通讯，并采用 CSMA 方式解决了多个节点公用同一信道的问题；采用存储转发机制以及对被转发的数据包赋予生命周期的方法，实现了自动转发功能以及对新节点加入和离开的自动识别。探测节点全部采用通用器件，以 60mW 左右的平均功耗实现了节点间 0.7m 以及转发方式下1.4m 的通讯距离，在达到指标要求的前提下降低了功耗和成本。一、方案论证与比较 1.1 调制方案选择：方案 1：采用 FSK 调制，优点是具有较强的抗干扰能力。缺点是解调部分的硬件较为复杂。方案 2：采用 ASK 调制，优点是调制和解调的电路都相对简单，缺点是抗干扰能力较差。通过在干扰较小的频段选择合适的载频,并通过窄带滤波能够消除大部分干扰，所以本作品选择了ASK 调制方式。 1.2 解调方案选择：方案 1：对 ASK 信号放大与窄带滤波后，进行包络检波，再通过门限判决的方法解调。该方案的成本低，缺点是抗干扰能力很差，窄带滤波器容易偏频，难以调试。方案 2：对 ASK 信号放大后，采用调谐式解调器（Tone-Decoder）进行解调，解调器本身是个窄带锁相环，能够省去窄带滤波器，且本身抗干扰能力较强；本作品中采用该方案。 1.3 多点通讯方案选择：多个节点间共用了同一个通信信道，因此在主机以及多节点之间涉及到信道复用问题。我们对比了以下方案：方案 1：采用时间分隔机制的信道复用，如主-从式的轮询点名或令牌环网络。考虑到数据转发功能的实现必然要有多台主机，主-从式网络只允许一台主机显然不合适，而令牌环网络在节点随机离开后也会出现令牌无法传递的问题。并且，当节点编号未知时，依次搜索 255 个节点耗时很长。方案 2：基于碰撞侦测机制的信道复用，如 ALOHA、CSMA 等方式。优点是网络中每个节点都可以作为主机，随时可以主动发送数据到任何其他节点。缺点是数据包可能因随机碰撞而丢失，且通讯延迟不可预计。但题目中要求 5 秒较为宽裕，而被传输的信息都是缓变量，允许进行多次重发。其中 CSMA 方式在发送前进行载波侦听，不会出现 ALOHA 在信道拥挤时将信道完全阻塞的现象，所以选择了CSMA 方式进行信道复用。 0 本帖子中包含更多资源您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册 x
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