基于CC2530的煤礦環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)畢業(yè)課程設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)翻譯、中英文翻譯、外文翻譯,基于,cc2530,煤礦,環(huán)境監(jiān)測,節(jié)點(diǎn),設(shè)計(jì),畢業(yè),課程設(shè)計(jì),外文,文獻(xiàn),翻譯,中英文 外文資料翻譯 系 （院）： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 2010屆國際計(jì)算機(jī)應(yīng)用與系統(tǒng)建模 大賽 ( 用外文寫 ) 2010 010) 附 件： 指導(dǎo)教師評語： 外文翻譯符合要求，語句通順，詞義較準(zhǔn)確，格式規(guī)范。 2015 年 3 月 15 日 簽名： 附錄 1： 外文資料翻譯譯文 基于 陳范 、 汪柯垌 著 摘要 ： 本文對基于煤礦環(huán)境監(jiān)測的 術(shù)和無線和低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了介紹，本次設(shè)計(jì)采用 片實(shí)現(xiàn)。它發(fā)送數(shù)據(jù)無線傳輸，雙電源供電方式。因?yàn)楣?jié)能設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)可以運(yùn)行更多時(shí)間，電池電源甚至可以運(yùn)行超過20 小時(shí)。在一個多傳感器節(jié)點(diǎn)可以采集各種環(huán) 境數(shù)據(jù)，包括環(huán)境溫度，濕度和氣體濃度，和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境控制參數(shù)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)，詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)和電路圖，以及系統(tǒng)的軟件過程也本文中所描述的。試驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)性能均能滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵字 傳感器節(jié)點(diǎn) 煤炭工業(yè)作為重要的生產(chǎn)能源，在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用。然而，在我國工作環(huán)境十分惡劣，煤礦事故的不斷發(fā)生也。煤礦事故是不可預(yù)測的，它有許多因素，事故不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也對礦工的安全造成直接威脅。為了保證煤礦井下作業(yè)的安全 ，對巷道下進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，檢測其環(huán)境參數(shù)是非常重要的。然而，傳統(tǒng)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)一般采用有線連接獲得與終端的通信控制系統(tǒng)，這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由是非常困難和昂貴的。相反，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以在目前的網(wǎng)絡(luò)連接下進(jìn)行很容易的監(jiān)測，有很好的相容性，易形成礦井瓦斯監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)各種不同的情況。為電池供電的無線節(jié)點(diǎn)的使用，它已完全擺脫有線的束縛，大大降低了在網(wǎng)絡(luò)新礦井建設(shè)項(xiàng)目周期，它可以實(shí)時(shí)安排，按需使用。節(jié)點(diǎn)采用 是一個新的短距離，低復(fù)雜度，低功耗，低數(shù)據(jù)速率，低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前的工作礦井無線電通信發(fā)展為 兩個方向，分別是低頻和超高基于礦業(yè)高頻無線電通信。 本文中，節(jié)點(diǎn)包含溫度傳感器，濕度傳感器和氣體濃度傳感器，以根據(jù)不同的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測。節(jié)點(diǎn)也可以通過無線接收控制命令，根據(jù)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)控制通風(fēng)率。 A、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 監(jiān)控節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)由四個部分組成：傳感器模塊，微處理器模塊，風(fēng)扇驅(qū)動模塊和電源模塊，系統(tǒng) 框架如圖一 所示 。 傳感器模塊包括溫度 /濕度傳感器和氣體濃度傳感器，可以收集環(huán)境溫度，濕度和氣體濃度；微處理器模塊是最小的芯片基于 統(tǒng)組成，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)處理其他模塊的操作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加工配送，風(fēng)扇驅(qū)動模塊，用于控制上下風(fēng)扇，可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，功率模塊是對系統(tǒng)的各個模塊的需求提供不同電壓。 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 B、 傳感器工作原理 溫度和濕度的測量使用 中包括一個校準(zhǔn)的數(shù)字輸出的多傳感器模塊。該裝置包括一個電容式高分子傳感元件和相對濕度和帶隙溫度傳感器。轉(zhuǎn)換器和串行接口電路在同一芯片。傳感器測量氣體濃度使用催化氣體傳感器。催化元件 是通過發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，無焰的形成燃燒工作。催化裝置的工作與對催化燃燒的影響原理。形成了從檢測元件和補(bǔ)償元件的匹配兩橋，可燃?xì)怏w檢測裝置中增加的電阻，電橋的輸出電壓。電壓變量的增加成正比氣體濃度增加，補(bǔ)償從參考溫度的作用成分的濕度。 按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，整個節(jié)點(diǎn)的硬件電路也分為四個部分，分別為 度和濕度傳感器，氣體傳感器電路，電機(jī)驅(qū)動電路和電源電路。他們詳細(xì)描述如下： A、 最小系統(tǒng)包括 無線發(fā)射和接收天線和電路，可用于通信 的串口與 有 256以應(yīng)付各種復(fù)雜的程序。它使強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有非常低的總建材料費(fèi)賬單。 051單片機(jī)，在系統(tǒng)內(nèi)有可編程閃存， 8許多其他的強(qiáng)大的功能。具有多種操作模式的 它非常適合在低功耗系統(tǒng)。它具有短的過渡時(shí)間之間操作模式，從而進(jìn)一步保證了低能耗。 該系統(tǒng)采用 32為 051內(nèi)核，指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn) 8051快，執(zhí)行一個指令周期只使用一個核心單時(shí)鐘周期。 有優(yōu)良的接收靈敏度和抗干擾，可編程輸出功率達(dá) 此只需要很少的外部元件。只有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要一個單晶體。方便通信節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算機(jī)的串行端口，有一個特別設(shè)計(jì)的改變。 個 核心模型。該設(shè)備兼容 部元件只需要一個 12振和電容器可以工作。 別連 接 口， 連接 和 后就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 B、 傳感器電路 傳感器電路包括溫度和濕度傳感器和氣體傳感器電路。由于溫度和濕度傳感器 時(shí)鐘線（ 信號線（ 易導(dǎo)致信號交叉談話和通信丟失。這也許可以解決布線 或 或使用屏蔽電纜。此外，減緩 率電源引腳（ 須與一個 100去耦電容器。為了避免信號沖突微控制器只能 驅(qū)動數(shù)據(jù)低。外部上拉電阻 需要將信號高。傳感器不能通過 12C 協(xié)議解決，它有它自己的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它只能連接 0端口， 和 端口用于在這個電路中連接傳感器的時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)端口。溫度和濕度傳感器電路如圖 2所示 。 圖 2 溫度和濕度傳感器電路 氣敏 傳感器 四個引腳，引腳 1 和引腳 4 分別連接到電源和接地，在引腳 1和引腳 4之間有一個可變電阻，然后連接引腳 2和引腳 3。這形成了一個循環(huán)回路。引腳 2和引腳 3是橋的輸出正側(cè)。滑動 可變電阻橋的輸出側(cè)是負(fù)極的一面。一旦考慮到橋的功率，輸出電壓的變化隨著氣體濃度的變化。但是輸出是比較小，為毫伏級，所以去接一個放大器訪問 口。在這里，我們使用 是一個單電源 ， 供應(yīng)低成本的放大器和使用非常簡單。當(dāng) +接適當(dāng)?shù)碾娮?，所需的放大倍?shù)就可以獲得。增益公式如下： 00放大的信號由 以直接進(jìn)入 口。氣體傳感器電路如圖 3所示。 圖 3 氣敏傳感器的電路 C、風(fēng)扇 驅(qū)動電路 考慮到風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)通風(fēng)應(yīng)根據(jù)環(huán)境因素的變化，因此單片機(jī)需要輸出據(jù)占空比的變化來控制電機(jī)的驅(qū)動電流，因?yàn)椴⒉皇敲總€節(jié)點(diǎn)需要的風(fēng)機(jī)控制電路，而且 不能產(chǎn)生實(shí)時(shí) 此， 于控制另一個單片機(jī)輸出 選擇20引腳的單片機(jī) 驅(qū)動電路，它采用了典型的 H 型全橋電路，該驅(qū)動電路可以很容易地達(dá)到四象限直流電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的正變化，積極的變化，制動及反向制動。對功率橋電路的 橋電路， 么這又有兩種可能選擇：一是上、下橋分別用兩個 溝道功率 他都是上下橋的使用N 溝道功率 設(shè)計(jì)采用后者；它性能良好，可靠性高，具有較大的二極管驅(qū)動電流在電路續(xù)流。二極管，并聯(lián)一個小電容是并聯(lián)在輸出，用于降低電機(jī)產(chǎn)生的尖峰電壓。 D、電源電路 作為一個無線節(jié)點(diǎn)，它一般采用電池供電。然而，在特殊情況下也可通過電纜供電。也可以電纜線路和電池同事供電。當(dāng)電纜斷開，用電池供電的。電纜提供電壓 24V。一方面， 另一方面，分別采用開關(guān)電源，電壓降為用于 濕度傳感器的 及氣敏傳感器和放大器電路的 3V。如果采用電纜，其電源直接給電動機(jī)驅(qū)動電路。 節(jié)點(diǎn)的軟件系統(tǒng)使用的平臺通過 議棧提供。議棧是一個結(jié)構(gòu)化的框架。 境數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，和風(fēng)扇控制應(yīng)用程序在 程；硬件驅(qū)動程序編程在 程，處理任務(wù)調(diào)度的所有任務(wù)的組織成一個隊(duì)列和呼叫任務(wù)周期。 關(guān)的操作功能有添加任務(wù)列表，獲得下一個活動任務(wù)，通過 到下一個任務(wù)。當(dāng)沒有需要執(zhí)行的任務(wù)，系統(tǒng)將進(jìn)入一段時(shí)間的睡眠時(shí)間，然后關(guān)閉中斷和進(jìn)入省電模式，當(dāng)睡眠時(shí)間結(jié)束開始任務(wù)了。系統(tǒng)流程圖如圖 4所示。 始 硬件初始化 操作系統(tǒng)初始化 是否加入網(wǎng)絡(luò) 圖 4 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)流程圖 A、溫度及濕度的測量 因?yàn)闇囟群蜐穸葌鞲衅?與 議尋址的依據(jù)，因此單片機(jī)的端口10 必須與協(xié)議的工作根據(jù)傳感器。在程序中，我們定義了 外 10個接口作為 為數(shù)據(jù)是雙向的，所以它需要改變在每一個時(shí)間的方向修改寄存器 間的同步通信。由于接口包括完全靜態(tài)邏輯，并沒有最低 頻率。但 統(tǒng)時(shí)鐘頻 率很高，為了避免傳輸錯誤，不得讓率高于 1送命令到傳感器，數(shù)據(jù)是有效的串行時(shí)鐘的上升沿（ 須保持穩(wěn)定而 于安全通信數(shù)據(jù)有效期應(yīng)延長 O 有任務(wù)要執(zhí)行嗎？ 延時(shí)一段時(shí)間 風(fēng)扇控制 采集數(shù)據(jù)并發(fā)送 傳感器讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)間有效期直到下一個 數(shù)據(jù)采集程序包括啟動傳感器，發(fā)送命令，接收數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)。第一步是選擇傳感器的供電電源電壓 傳感器需要 11 毫秒才能入睡后狀態(tài)。此時(shí)禁止一切沒有命令，以啟動傳輸，傳輸開始。它包括一個降低數(shù)據(jù)線當(dāng) 高時(shí)，接著是 降， 升， 變?yōu)楦摺ｋS后命令由三位地址和五個命令位構(gòu)成。 示正確接收的命令拉低數(shù)據(jù)引腳（ ）的下降沿后的第八個 據(jù)線被釋放（去高）的第九個 接收原始溫度和濕度數(shù)據(jù)，它不是作為一個真實(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，你需要將當(dāng)前對于數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的測量值。轉(zhuǎn)換公式如下： T = x H=0、 氣體濃度測量 當(dāng)氣體傳感器暴露在新鮮空氣（氣濃度是 0）， 樣是 0，隨著氣濃度的增加，傳感器電橋的輸出電壓將遵循線性增加。在一般情況下，甲烷濃度在空氣中增加 1%，電橋輸出電壓增加 15～ 40 m V；丁烷濃度增加 1%，電橋輸出電壓增加了 30 至 50 我；氫濃度增加 1%，輸出增加 20～ 40橋輸出電壓通過放大器放大后，輸入到 可以收集氣體濃度數(shù)據(jù)。但隨著溫度的變化和濕度，傳感器輸出電壓將線性變化趨勢。因此，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償后，還原原數(shù)據(jù)收集。為了節(jié)省處理器計(jì)算資源的可能，程序采用查表法。首先，處理器的存儲器中保留一個存儲空間存儲補(bǔ)償 系數(shù)。根據(jù)目前溫度和濕度得到相應(yīng)的系數(shù)。最后，通過將采集的值和系數(shù)得到更準(zhǔn)確的值。 C、風(fēng)扇電機(jī)控制 作為主處理器的控制程序控制，它需要 節(jié)點(diǎn)獲得周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，并確定該值是否達(dá)到一定的條件，如果滿足條件控制和命令可以通過串口發(fā)送控制風(fēng)扇。當(dāng)然，節(jié)點(diǎn)也可以通過遠(yuǎn)程控制終端，從微控制器的打開風(fēng)扇命令。 正常情況下，周圍環(huán)境參數(shù)是連續(xù)變化的，所以它可以不要等到參數(shù)達(dá)到閾值打開風(fēng)扇。該系統(tǒng)將通過計(jì)算控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速參數(shù)變化率。當(dāng)參數(shù)提高門檻，這將加速風(fēng)扇，否則如果它的安全參數(shù) 下，系統(tǒng)會使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降。利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生 制風(fēng)扇速度與占空比不同。 結(jié) 論 通過這樣的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的部署，它可以有效預(yù)防事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦安全建設(shè)。該傳感器節(jié)點(diǎn)不僅要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，同時(shí)集成了多種傳感器測量各種環(huán)境參數(shù)。此節(jié)點(diǎn)的溫度測量范圍是 40 到 氏度，分辨率為 度測量范圍從 0到 100%的相對濕度，分辨率為 H；氣體濃度測量范圍為 0到 100%應(yīng)時(shí)間小于 10秒。結(jié)合這些精確的測量，節(jié)點(diǎn)也可以發(fā)送一系列命令來控制風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和改 變我的環(huán)境。節(jié)點(diǎn)照片下圖所示。 圖 5 節(jié)點(diǎn)照片 附錄 2：外文原文 in in it by I It of 0 in a of of of of in . as an of in it a in in is to it of an a to of In to of of in to is to In be of to a of As of it of of in it be at to is a in is in a in of a to in . he of is . is is he of to on of to . . he s is a a a a to a 14to a on to is a is to of to of of of of of n of is as A. he a a be to C SB of 56It to be of a F an 051 8it is 2an 051 051. of an of a a F to up so it a To s is a to a a a of is a 12XD in s XO D- SB s be B. a so to of be by DD ND or CK be a 100nF To An is to be 2C it it CK s 10 I.2 to in . . he to is a . a as of is to of is as mV so to up an to DC we to It is a to RG RG be ). /((1) be s is . . . of be on to to in to to be it to CU to 0a be C to ]. to is in to is is it a in as a in to by D. s a it be by by at it a 4V. 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煤炭工業(yè)作為重要的生產(chǎn)能源，在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用。然而，在我國工作環(huán)境十分惡劣，煤礦事故的不斷發(fā)生也。煤礦事故是不可預(yù)測的，它有許多因素，事故不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也對礦工的安全造成直接威脅。為了保證煤礦井下作業(yè)的安全 ，對巷道下進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，檢測其環(huán)境參數(shù)是非常重要的。然而，傳統(tǒng)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)一般采用有線連接獲得與終端的通信控制系統(tǒng)，這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由是非常困難和昂貴的。相反，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以在目前的網(wǎng)絡(luò)連接下進(jìn)行很容易的監(jiān)測，有很好的相容性，易形成礦井瓦斯監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)各種不同的情況。為電池供電的無線節(jié)點(diǎn)的使用，它已完全擺脫有線的束縛，大大降低了在網(wǎng)絡(luò)新礦井建設(shè)項(xiàng)目周期，它可以實(shí)時(shí)安排，按需使用。節(jié)點(diǎn)采用 是一個新的短距離，低復(fù)雜度，低功耗，低數(shù)據(jù)速率，低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前的工作礦井無線電通信發(fā)展為 兩個方向，分別是低頻和超高基于礦業(yè)高頻無線電通信。 本文中，節(jié)點(diǎn)包含溫度傳感器，濕度傳感器和氣體濃度傳感器，以根據(jù)不同的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測。節(jié)點(diǎn)也可以通過無線接收控制命令，根據(jù)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)控制通風(fēng)率。 A、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 監(jiān)控節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)由四個部分組成：傳感器模塊，微處理器模塊，風(fēng)扇驅(qū)動模塊和電源模塊，系統(tǒng) 框架如圖一 所示 。 傳感器模塊包括溫度 /濕度傳感器和氣體濃度傳感器，可以收集環(huán)境溫度，濕度和氣體濃度；微處理器模塊是最小的芯片基于 統(tǒng)組成，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)處理其他模塊的操作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加工配送，風(fēng)扇驅(qū)動模塊，用于控制上下風(fēng)扇，可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，功率模塊是對系統(tǒng)的各個模塊的需求提供不同電壓。 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 B、 傳感器工作原理 溫度和濕度的測量使用 中包括一個校準(zhǔn)的數(shù)字輸出的多傳感器模塊。該裝置包括一個電容式高分子傳感元件和相對濕度和帶隙溫度傳感器。轉(zhuǎn)換器和串行接口電路在同一芯片。傳感器測量氣體濃度使用催化氣體傳感器。催化元件 是通過發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，無焰的形成燃燒工作。催化裝置的工作與對催化燃燒的影響原理。形成了從檢測元件和補(bǔ)償元件的匹配兩橋，可燃?xì)怏w檢測裝置中增加的電阻，電橋的輸出電壓。電壓變量的增加成正比氣體濃度增加，補(bǔ)償從參考溫度的作用成分的濕度。 按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，整個節(jié)點(diǎn)的硬件電路也分為四個部分，分別為 度和濕度傳感器，氣體傳感器電路，電機(jī)驅(qū)動電路和電源電路。他們詳細(xì)描述如下： A、 最小系統(tǒng)包括 無線發(fā)射和接收天線和電路，可用于通信 的串口與 有 256以應(yīng)付各種復(fù)雜的程序。它使強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有非常低的總建材料費(fèi)賬單。 051單片機(jī)，在系統(tǒng)內(nèi)有可編程閃存， 8許多其他的強(qiáng)大的功能。具有多種操作模式的 它非常適合在低功耗系統(tǒng)。它具有短的過渡時(shí)間之間操作模式，從而進(jìn)一步保證了低能耗。 該系統(tǒng)采用 32為 051內(nèi)核，指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn) 8051快，執(zhí)行一個指令周期只使用一個核心單時(shí)鐘周期。 有優(yōu)良的接收靈敏度和抗干擾，可編程輸出功率達(dá) 此只需要很少的外部元件。只有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要一個單晶體。方便通信節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算機(jī)的串行端口，有一個特別設(shè)計(jì)的改變。 個 核心模型。該設(shè)備兼容 部元件只需要一個 12振和電容器可以工作。 別連 接 口， 連接 和 后就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 B、 傳感器電路 傳感器電路包括溫度和濕度傳感器和氣體傳感器電路。由于溫度和濕度傳感器 時(shí)鐘線（ 信號線（ 易導(dǎo)致信號交叉談話和通信丟失。這也許可以解決布線 或 或使用屏蔽電纜。此外，減緩 率電源引腳（ 須與一個 100去耦電容器。為了避免信號沖突微控制器只能 驅(qū)動數(shù)據(jù)低。外部上拉電阻 需要將信號高。傳感器不能通過 12C 協(xié)議解決，它有它自己的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它只能連接 0端口， 和 端口用于在這個電路中連接傳感器的時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)端口。溫度和濕度傳感器電路如圖 2所示 。 圖 2 溫度和濕度傳感器電路 氣敏 傳感器 四個引腳，引腳 1 和引腳 4 分別連接到電源和接地，在引腳 1和引腳 4之間有一個可變電阻，然后連接引腳 2和引腳 3。這形成了一個循環(huán)回路。引腳 2和引腳 3是橋的輸出正側(cè)?；瑒?可變電阻橋的輸出側(cè)是負(fù)極的一面。一旦考慮到橋的功率，輸出電壓的變化隨著氣體濃度的變化。但是輸出是比較小，為毫伏級，所以去接一個放大器訪問 口。在這里，我們使用 是一個單電源 ， 供應(yīng)低成本的放大器和使用非常簡單。當(dāng) +接適當(dāng)?shù)碾娮?，所需的放大倍?shù)就可以獲得。增益公式如下： 00放大的信號由 以直接進(jìn)入 口。氣體傳感器電路如圖 3所示。 圖 3 氣敏傳感器的電路 C、風(fēng)扇 驅(qū)動電路 考慮到風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)通風(fēng)應(yīng)根據(jù)環(huán)境因素的變化，因此單片機(jī)需要輸出據(jù)占空比的變化來控制電機(jī)的驅(qū)動電流，因?yàn)椴⒉皇敲總€節(jié)點(diǎn)需要的風(fēng)機(jī)控制電路，而且 不能產(chǎn)生實(shí)時(shí) 此， 于控制另一個單片機(jī)輸出 選擇20引腳的單片機(jī) 驅(qū)動電路，它采用了典型的 H 型全橋電路，該驅(qū)動電路可以很容易地達(dá)到四象限直流電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的正變化，積極的變化，制動及反向制動。對功率橋電路的 橋電路， 么這又有兩種可能選擇：一是上、下橋分別用兩個 溝道功率 他都是上下橋的使用N 溝道功率 設(shè)計(jì)采用后者；它性能良好，可靠性高，具有較大的二極管驅(qū)動電流在電路續(xù)流。二極管，并聯(lián)一個小電容是并聯(lián)在輸出，用于降低電機(jī)產(chǎn)生的尖峰電壓。 D、電源電路 作為一個無線節(jié)點(diǎn)，它一般采用電池供電。然而，在特殊情況下也可通過電纜供電。也可以電纜線路和電池同事供電。當(dāng)電纜斷開，用電池供電的。電纜提供電壓 24V。一方面， 另一方面，分別采用開關(guān)電源，電壓降為用于 濕度傳感器的 及氣敏傳感器和放大器電路的 3V。如果采用電纜，其電源直接給電動機(jī)驅(qū)動電路。 節(jié)點(diǎn)的軟件系統(tǒng)使用的平臺通過 議棧提供。議棧是一個結(jié)構(gòu)化的框架。 境數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，和風(fēng)扇控制應(yīng)用程序在 程；硬件驅(qū)動程序編程在 程，處理任務(wù)調(diào)度的所有任務(wù)的組織成一個隊(duì)列和呼叫任務(wù)周期。 關(guān)的操作功能有添加任務(wù)列表，獲得下一個活動任務(wù)，通過 到下一個任務(wù)。當(dāng)沒有需要執(zhí)行的任務(wù)，系統(tǒng)將進(jìn)入一段時(shí)間的睡眠時(shí)間，然后關(guān)閉中斷和進(jìn)入省電模式，當(dāng)睡眠時(shí)間結(jié)束開始任務(wù)了。系統(tǒng)流程圖如圖 4所示。 始 硬件初始化 操作系統(tǒng)初始化 是否加入網(wǎng)絡(luò) 圖 4 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)流程圖 A、溫度及濕度的測量 因?yàn)闇囟群蜐穸葌鞲衅?與 議尋址的依據(jù)，因此單片機(jī)的端口10 必須與協(xié)議的工作根據(jù)傳感器。在程序中，我們定義了 外 10個接口作為 為數(shù)據(jù)是雙向的，所以它需要改變在每一個時(shí)間的方向修改寄存器 間的同步通信。由于接口包括完全靜態(tài)邏輯，并沒有最低 頻率。但 統(tǒng)時(shí)鐘頻 率很高，為了避免傳輸錯誤，不得讓率高于 1送命令到傳感器，數(shù)據(jù)是有效的串行時(shí)鐘的上升沿（ 須保持穩(wěn)定而 于安全通信數(shù)據(jù)有效期應(yīng)延長 O 有任務(wù)要執(zhí)行嗎？ 延時(shí)一段時(shí)間 風(fēng)扇控制 采集數(shù)據(jù)并發(fā)送 傳感器讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)間有效期直到下一個 數(shù)據(jù)采集程序包括啟動傳感器，發(fā)送命令，接收數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)。第一步是選擇傳感器的供電電源電壓 傳感器需要 11 毫秒才能入睡后狀態(tài)。此時(shí)禁止一切沒有命令，以啟動傳輸，傳輸開始。它包括一個降低數(shù)據(jù)線當(dāng) 高時(shí)，接著是 降， 升， 變?yōu)楦?。隨后命令由三位地址和五個命令位構(gòu)成。 示正確接收的命令拉低數(shù)據(jù)引腳（ ）的下降沿后的第八個 據(jù)線被釋放（去高）的第九個 接收原始溫度和濕度數(shù)據(jù)，它不是作為一個真實(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，你需要將當(dāng)前對于數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的測量值。轉(zhuǎn)換公式如下： T = x H=0、 氣體濃度測量 當(dāng)氣體傳感器暴露在新鮮空氣（氣濃度是 0）， 樣是 0，隨著氣濃度的增加，傳感器電橋的輸出電壓將遵循線性增加。在一般情況下，甲烷濃度在空氣中增加 1%，電橋輸出電壓增加 15～ 40 m V；丁烷濃度增加 1%，電橋輸出電壓增加了 30 至 50 我；氫濃度增加 1%，輸出增加 20～ 40橋輸出電壓通過放大器放大后，輸入到 可以收集氣體濃度數(shù)據(jù)。但隨著溫度的變化和濕度，傳感器輸出電壓將線性變化趨勢。因此，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償后，還原原數(shù)據(jù)收集。為了節(jié)省處理器計(jì)算資源的可能，程序采用查表法。首先，處理器的存儲器中保留一個存儲空間存儲補(bǔ)償 系數(shù)。根據(jù)目前溫度和濕度得到相應(yīng)的系數(shù)。最后，通過將采集的值和系數(shù)得到更準(zhǔn)確的值。 C、風(fēng)扇電機(jī)控制 作為主處理器的控制程序控制，它需要 節(jié)點(diǎn)獲得周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，并確定該值是否達(dá)到一定的條件，如果滿足條件控制和命令可以通過串口發(fā)送控制風(fēng)扇。當(dāng)然，節(jié)點(diǎn)也可以通過遠(yuǎn)程控制終端，從微控制器的打開風(fēng)扇命令。 正常情況下，周圍環(huán)境參數(shù)是連續(xù)變化的，所以它可以不要等到參數(shù)達(dá)到閾值打開風(fēng)扇。該系統(tǒng)將通過計(jì)算控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速參數(shù)變化率。當(dāng)參數(shù)提高門檻，這將加速風(fēng)扇，否則如果它的安全參數(shù) 下，系統(tǒng)會使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降。利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生 制風(fēng)扇速度與占空比不同。 結(jié) 論 通過這樣的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的部署，它可以有效預(yù)防事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦安全建設(shè)。該傳感器節(jié)點(diǎn)不僅要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，同時(shí)集成了多種傳感器測量各種環(huán)境參數(shù)。此節(jié)點(diǎn)的溫度測量范圍是 40 到 氏度，分辨率為 度測量范圍從 0到 100%的相對濕度，分辨率為 H；氣體濃度測量范圍為 0到 100%應(yīng)時(shí)間小于 10秒。結(jié)合這些精確的測量，節(jié)點(diǎn)也可以發(fā)送一系列命令來控制風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和改 變我的環(huán)境。節(jié)點(diǎn)照片下圖所示。 圖 5 節(jié)點(diǎn)照片 附錄 2：外文原文 in in it by I It of 0 in a of of of of in . as an of in it a in in is to it of an a to of In to of of in to is to In be of to a of As of it of of in it be at to is a in is in a in of a to in . he of is . is is he of to on of to . . he s is a a a a to a 14to a on to is a is to of to of of of of of n of is as A. he a a be to C SB of 56It to be of a F an 051 8it is 2an 051 051. of an of a a F to up so it a To s is a to a a a of is a 12XD in s XO D- SB s be B. a so to of be by DD ND or CK be a 100nF To An is to be 2C it it CK s 10 I.2 to in . . he to is a . a as of is to of is as mV so 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