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　　1、總體方案設計
　　
　　在整個系統(tǒng)的設計過程中，終點和節(jié)點都需要一個主控芯片進行處理。主芯片選用MSP430F5438系列單片機。在信號調(diào)制方面采用了OOK（On.OffKeying）調(diào)制方案。在高頻功放方面，采用了分立元件自制戊類放大器使用NEC公司的產(chǎn)品2SC3355做功放管。zui后確定通信協(xié)議方案選擇，設計思想足由檢測終端發(fā)起一次信息阿步傳輸，所有的節(jié)點根據(jù)自己的編號在不同的時隙發(fā)送信息，中繼節(jié)點自行搜索判斷。通過一系列的選擇和設汁，整個系統(tǒng)的結構設計如圖1所示。　　系統(tǒng)以MSP430F5438單片機作為終端和節(jié)點的主控芯片，光照探測由光敏電阻來實現(xiàn)，溫度可由單片機內(nèi)部自帶的溫度傳感器得到。，數(shù)據(jù)的調(diào)制、接收采用串口通信，使用I／O口來控制天線的收發(fā)模式。
　　
　　2、系統(tǒng)的理論分析與計算
　　
　　2.1發(fā)射機的電路分析與設計
　　
　　本地振蕩采用lO.7M諧振器以及74HC00構成的皮爾斯振蕩器，同時通過門級電路還可以增大對后級丙放的驅動功率，而串121也可以通過與非門來調(diào)制信號。
　　
　　實際測量5圈，直徑為3.4em的線圈，在lO.7MHz下測量得到電感量為1.553uH，Q值為156。在lO.7MHz時的損耗電阻為：　　
　　得到r=0.669，所以在并聯(lián)諧振下等效電阻為：　　
　　2.2開關狀態(tài)功放輸入輸出匹配
　　
　　在節(jié)點上采用率的開關狀態(tài)功放，而終端也可以使用戊類放大。設定輸出功率為0.1w。首先計算C3355的輸出阻抗，假設C3355的輸出功率為0.1w，根據(jù)功放的*負載計算得到，我們的電源電壓為Vc=3V，設Vce=0.1V，輸出功率Po=0.1w，計算得出*輸出電阻為
　　
　　R=
　　
　　從C3355的datasheet上則三極管的輸出得到集電極的輸出電容，故假設輸出電容是15pF，阻抗可等效為一個42Ω的電阻與一個15pF左右的電容并聯(lián)。取集電極饋電線圈的電感為10uH兼作為輸出的諧振同路，此時所需的諧振電容為22.12pF，所以還需要在集電極到地接入一個（10～22.12）pF的電容，為了便于調(diào)諧，采用了一只5／35pF的可調(diào)電容，經(jīng)過這樣后，三極管輸出為42n的純阻，然后經(jīng)過一個42Ω～16.3kΩ的三階低通濾波器實現(xiàn)阻抗變換，并且使輸出波形平滑（濾掉載波的高次諧波）。
　　
　　在輸出端接了一個100nF的隔直電容，這會使得輸出不再是42Ω的純阻，所以經(jīng)過PSPICE仿真，進行校準，得到zui終的具體參數(shù)。　　2.3接收機解調(diào)電路分析
　　
　　由于本系統(tǒng)采用的是OOK凋制，所以采用靈敏度高的倍壓檢波。當終端與節(jié)點距離較遠時，為了提高接收靈敏度，所以使用了兩級放大，從而在距離較遠的時候也能正常檢測到信號?？紤]到在近距離時，在天線線圈接收處加上限幅電路。這樣就保證了在近距離和遠距離時都能夠接收到較好的信號。但是實際上由于在很遠的時候接收到的信號還是很小，這樣就導致了隨著距離的遠近需要改變比較器的參考電平，因此采用一個RC積分保持電路，使得能檢測到zui大的峰值，這樣就實現(xiàn)了自適應比較，從而在遠距離時串口依然能夠正確識別信號。
　　
　　為r實現(xiàn)天線的復用，使用一個開關電路來切換收發(fā)模式。這個開關電路使用單片機I／O口來控制高速二極管的導通與關斷來實現(xiàn)切換的。
　　
　　2.4通信協(xié)議分析與設計
　　
　　通信協(xié)議采用的是終端發(fā)起同步傳輸，各個節(jié)點根據(jù)終端的同步信息同步自己的時鐘，然后在自己編號所分配的時隙內(nèi)依次傳輸。
　　
　　信息的交換采用幀交換，每個幀由4個字節(jié)組成，結構如下圖示。每一次發(fā)送或者接收都足以幀為單位。其中數(shù)據(jù)氳揍的低七位表示0～100oC的溫度，zui高位表示光照的有無，1為有，0為無。
　　
　　整個通信過程如下圖示，終端不斷發(fā)起同步傳輸，每個同步傳輸分為信息同步發(fā)送和中繼同步發(fā)送2個階段。信息同步發(fā)送階段收到終端同步信號的節(jié)點在分配給自己的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。中繼同步階段沒有收到終端同步信號的節(jié)點收到相鄰節(jié)點回復給終端的信息后，在本階段自己的時隙內(nèi)發(fā)送中繼請求，目的ID為監(jiān)聽到的節(jié)點中的任意一個，由選中的節(jié)點在下一個信息同步發(fā)送階段代替自己發(fā)送信息給終端。　　為了克服各個節(jié)點定時不夠的問題，需在每個幀之間加入保護間隔，在本協(xié)議中設計為發(fā)送一個字節(jié)的時間。
　　
　　即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)需要5個字節(jié)的時間。因此可以計算得到滿足要求zui低的波特率。按照zui壞情況計算，一共需要256×3A"時隙，每個時隙由5個字節(jié)之間，每個字節(jié)10個位，所以波特率大于：
　　
　　這里為了留出余量設置為9600bps。　　3.3工作流程圖
　　
　　監(jiān)測終端的軟件重要任務就是發(fā)送同步信號，等待探測節(jié)點返回的數(shù)據(jù)。并在液晶上顯示出來。探測節(jié)點的任務是定時采集數(shù)據(jù)，并在收到同步信號或者監(jiān)測到其它節(jié)點的時候發(fā)送數(shù)據(jù)，并在收到中繼請求后提供中繼服務。圖6和圖7便是終端軟件和節(jié)點軟件的流程圖。　　4、測試方法與數(shù)據(jù)
　　
　　測試條件為：終端供電5V。室溫為26qc。下面進行的是終端節(jié)點通信距離的測試。終端、節(jié)點放置在同一水平面，在保證兩天線對準的情況下，將距離分別設為1em，9cm。將節(jié)點A和B分別放在終端兩側，距離為10cm，測試溫度，光照，編碼預置功能。測試結果如表1（均有預置編碼的功能，探測延遲3s）。　　
　　下面進行的是中繼節(jié)點轉發(fā)測試。
　　
　　將終端與節(jié)點A的距離沒為50cm，兩者不能正常通信，將節(jié)點B插入到兩者中間，測試終端是否能夠正常識別2個節(jié)點，然后將A，B2個節(jié)點互換，測試足否能正常識別。測試結果如表2所示。
　　　　再次測試zui大轉發(fā)距離，當A作為轉發(fā)節(jié)點時，zui大轉發(fā)距離為66cm，當B作為轉發(fā)節(jié)點時，zui大轉發(fā)距離為80em。
　　
　　zui后進行的是節(jié)點功耗測試。
　　
　　保持D1+I）2=50cm。測試轉發(fā)節(jié)點測試。
　　
　　實測發(fā)現(xiàn)，2個節(jié)點都作為中繼的時候，zui大的電流時3mA，平均電流在2.4mA。
　　
　　5、測試結果分析
　　
　　溫度、光照測量：溫度由于采用芯片內(nèi)集成溫度傳感器，可采用溫度計對溫度準確度進行測試。經(jīng)過算法補償，在23～40℃的范圍內(nèi)，溫度準確度在2℃以內(nèi)。終端與節(jié)點的通信距離zui遠町達35cm。節(jié)點實現(xiàn)r中繼轉發(fā)的功能。節(jié)點的電流非常小，在3mA以內(nèi)。
　　
　　環(huán)境監(jiān)測是指通過對影響環(huán)境質量因素的代表值的測定，確定環(huán)境質量（或污染程度）及其變化趨勢。隨著科技的不斷進步，特別是計算機技術和網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，環(huán)境檢測由經(jīng)典的化學分析向儀器與計算機和網(wǎng)絡相結合的方式，實現(xiàn)f無線環(huán)境的檢測。本文中設計了一個尤線環(huán)境檢測系統(tǒng)，以MSP430F5438單片機為控制核心，實際制作一個終端和2個節(jié)點，終端能從節(jié)點獲取節(jié)點的環(huán)境溫度和光照信息，并且節(jié)點能夠實現(xiàn)中繼轉發(fā)的功能。整個系統(tǒng)采用OOK調(diào)制方式，收發(fā)都使用一個天線，終端發(fā)射信號時。
　　
　　將欲傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^串口輸出的電平控制本振的開斷從而實現(xiàn)OOK調(diào)制，后級使用丙類功放發(fā)射，接收端節(jié)點將天線上的信號進行放大，然后倍壓檢波，通過自適應比較器解調(diào)出數(shù)據(jù)，zui后再向終端回傳環(huán)境信息。