太陽能電池無線監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)溫濕度和輻照度測量方法研究

【摘要】：太陽能電池和物聯(lián)網(wǎng)都是目前研究的熱點,也是國家大力推崇的兩大項目,本論文研究的課題溫濕度和輻照強度的測量基于兩者的結合太陽能電池無線動態(tài)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)項目,屬于該無線動態(tài)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點之一,擔任著采集相關環(huán)境數(shù)據(jù)的重要任務,需要保證一定的準確度和精度。 整個系統(tǒng)由傳感采集模塊、無線發(fā)送模塊和RS232串口模塊等組成,由光伏電池板自供電,以CC2530單片機為控制核心,這款單片機自帶RF收發(fā)器,以增強型8051為內(nèi)核,具有強大的外設功能。 綜合考慮了品質(zhì)、適應性和成本等因素選擇相應的傳感器,設計相關的電路對溫濕度和輻照強度進行測量。溫度的測量采用單總線傳感器DS18B20,采用外接電源和12位溫度分辨率,簡化了軟件的編寫,充分滿足了系統(tǒng)的精度要求;濕度的測量鑒于精度的要求采用電子式濕度傳感器法,相應的為電容式傳感器HS1101,通過555定時器將濕度改變引起的電容變化轉(zhuǎn)為頻率,利用CC2530的定時器3和定時器4分別捕獲外部脈沖和定時測得頻率,采用分段線性插值法根據(jù)頻率取得相應的濕度值。輻照強度則采用PMA1144日射強度計進行測量,它是基于熱電偶原理制作的,入射的太陽輻射加熱傳感器產(chǎn)生微伏信號,將其放大之后送入單片機內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字量,并對其換算為輻照強度值,此外對比已有校準系數(shù)和處理算法的PMA2144的輸出用電位器調(diào)節(jié)PMA1144電路,對其進行了校準。 最后,對系統(tǒng)進行了硬件測試和軟件測試,其穩(wěn)定性和安全性表現(xiàn)良好,數(shù)據(jù)傳輸正常,各傳感器性能的測試也達到了系統(tǒng)的要求。 【關鍵詞】：CC2530 溫濕度測量 輻照度 太陽能電池 物聯(lián)網(wǎng)
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4;TP274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插圖索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 項目的研究意義13-15
• 1.2 相關技術介紹15-18
• 1.3 傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 溫度傳感器的發(fā)展18-19
• 1.3.2 濕度傳感器的發(fā)展19-20
• 1.3.3 輻照度測量介紹20-21
• 1.4 研究課題來源、主要內(nèi)容和論文主要結構21-23
• 第2章 系統(tǒng)硬件部分23-46
• 2.1 系統(tǒng)整體介紹23-24
• 2.2 無線傳感網(wǎng)高性能處理器CC253024-29
• 2.3 傳感器的選型和介紹29-32
• 2.3.1 溫度傳感器的選擇29-30
• 2.3.2 濕度傳感器的選型30-31
• 2.3.3 輻照度測量器件的選擇31-32
• 2.4 傳感器電路的設計32-39
• 2.4.1 溫度測試電路的設計32-35
• 2.4.2 濕度測試電路的設計35-38
• 2.4.3 輻照度測試電路設計38-39
• 2.5 供電模塊39-41
• 2.5.1 所需電力分析39
• 2.5.2 硬件電路圖實現(xiàn)39-40
• 2.5.3 CC2530 內(nèi)部電池監(jiān)視器40-41
• 2.6 串口通訊模塊41
• 2.7 無線通信介紹41-43
• 2.8 硬件抗干擾43-45
• 2.9 本章小節(jié)45-46
• 第3章 系統(tǒng)軟件設計46-59
• 3.1 總體軟件架構46-47
• 3.2 溫度傳感器數(shù)據(jù)采集程序47-52
• 3.2.1 DS18B20 內(nèi)部存儲原理和軟件流程圖47-50
• 3.2.2 溫度測試程序流程圖50-51
• 3.2.3 復位子程序和其他51-52
• 3.3 濕度傳感器數(shù)據(jù)采集程序52-55
• 3.3.1 軟件設計思想52-54
• 3.3.2 線性插值法及其子程序54-55
• 3.4 輻照度數(shù)據(jù)采集程序55-56
• 3.4.1 軟件設計思想55-56
• 3.4.2 采集結果的輻照度值化56
• 3.5 串口通訊程序56-57
• 3.5.1 設計思想56-57
• 3.5.2 發(fā)送數(shù)據(jù)的規(guī)范化57
• 3.6 軟件抗干擾57-58
• 3.7 本章小結58-59
• 第4章 實驗及其誤差分析59-62
• 4.1 硬件和軟件測試59
• 4.2 傳感器性能參數(shù)59-61
• 4.2.1 溫度傳感器測試59-60
• 4.2.2 濕度傳感器測試60
• 4.2.3 輻照度傳感器測試60-61
• 4.3 本章小結61-62
• 結論62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 附錄 A 攻讀學位期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄 B 系統(tǒng)原理圖69-70
• 附錄 C 部分軟件 C 語言源代碼70-72
• 附錄 D CC2530 模塊圖72

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