基于无线传感器网络的声红外监测与识别系统设计与实现毕业设计论文 - 图文

2026/1/19 20:06:42

图2.3 实物声音传感器

2.2.1.1.2 红外传感器

红外技术发展到现在,已经为大家所熟知,这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能能够分成五类:(1)辐射计,用于辐射和光谱测量;(2)搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪;(3)热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图像;(4)红外测距和通信系统;(5)混合系统,是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

红外传感器根据探测机理可分成为:光子探测器(基于光电效应)和热探测器(基于热效应)。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器,多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。热传感器是利用辐射热效应,使探测器件接收辐射能后引起温度升高,进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过赛贝克效应来探测辐射的,当器件接收辐射后,引起一非电量的物理变化,也可通过适当变化变为电量后进行测量,SMTIR99XX系列是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上,底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量,高温接点上面的黑色吸收层将入社的放射线转化为热能,由热电效应可知,输出电压与放射线是成比例的,通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。结构图因为红外辐射特性与温度相关,可以使用不同的滤镜来测量不同的温度范围。成熟的半导体工艺是产品小型化,低成本化。为了满足某些应用,红外传感器开口视角可以设计成

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图2.4 人体红外线传感器原

2.2.1.2 无线射频发射器芯片nRF905

nRF905可以自动完成处理字头和CRC(循环冗余码校验)的工作,可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA,在接收模式时电流为12.5mA。 nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器,一个带解调器的接收器,一个功率放大器,一个晶体震荡器和一个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC,可以很容易通过SPI接口进行编程配置。

nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输,而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内,nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口,速率由微控制器自己设定的接口速度决定。nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中,地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。在ShockBurst TX模式中,nRF905自动产生前导码和CRC校验码,数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。总之,这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本,又同时缩短软件开发时间。如下2.5图是nRF905.

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图2.5 nRF905实物

2.2.1.3低功耗MSP430F249

MSP430F249单片机和接口芯片介绍MSP430F249单片机是一款16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机,具有丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。另外,MSP430F249价格低廉,适应工业级运行环境,运行环境温度为-40℃~85℃。具有4个通用串行通信口,有UART、IIC、SPI。利用这些通信口再加上一款TUSB3410 USB-TO-UART桥接芯片即可方便的实现与PC机之间的通信。系统结构如图4所示,主机PC与MSP430之间可进行全双工串口通信,主机PC经TUSB3410虚拟的一个COM口与MSP430的硬件USART模块进行通信。

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图2.6 MSP430F249芯片

2.2.1.4 友善之臂公司的mini6410型ARM11

Mini6410是一款十分精致的低价高品质一体化ARM11开发板,由广州友善之臂设计、生产和发行销售。它采用三星S3C6410作为主处理器,在设计上承袭了 Mini2440“精于心,简于形”的风格,而且布局更加合理,接口更加丰富,十分适用于开发MID、汽车电子、工业控制、导航系统、媒体播放等终端设备;也可适用于 高校教学、嵌入式培训、个人研究学习和DIY等。

具体而言,Mini6410具有双LCD接口、4线电阻触摸屏接口、100M标准网络接口、标准DB9五线串口、Mini USB 2.0-OTG接口、USB Host 1.1、3.5mm音频输出口、在板麦克风、标准TV-OUT接口、弹出式SD卡座、红外接收等常用接口;另外还引出4路TTL串口、CMOS Camera接口、40pin总线接口、30pin GPIO接口(可复用为SPI、I2C、中断等,另含3路ADC、1路DAC)、SDIO2接口(可接SD WiFi)、10pin Jtag接口等;在板的还有蜂鸣器、I2C-EEPROM、备份电池、AD可调电阻、8按键(可引出)、4LED等;同时还充分地发挥了6410支持SD卡启动这一特性,使用我们精心研制的superboot,无需连接电脑,只要把目标文件拷贝到SD卡中(可支持大于2G的高速大容量卡),你就可以在开发板上极快极简单

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