太阳能电池无线监测物联网温湿度和辐照度测量方法研究

【摘要】：太阳能电池和物联网都是目前研究的热点,也是国家大力推崇的两大项目,本论文研究的课题温湿度和辐照强度的测量基于两者的结合太阳能电池无线动态监测物联网项目,属于该无线动态监测物联网的终端节点之一,担任着采集相关环境数据的重要任务,需要保证一定的准确度和精度。 整个系统由传感采集模块、无线发送模块和RS232串口模块等组成,由光伏电池板自供电,以CC2530单片机为控制核心,这款单片机自带RF收发器,以增强型8051为内核,具有强大的外设功能。 综合考虑了品质、适应性和成本等因素选择相应的传感器,设计相关的电路对温湿度和辐照强度进行测量。温度的测量采用单总线传感器DS18B20,采用外接电源和12位温度分辨率,简化了软件的编写,充分满足了系统的精度要求;湿度的测量鉴于精度的要求采用电子式湿度传感器法,相应的为电容式传感器HS1101,通过555定时器将湿度改变引起的电容变化转为频率,利用CC2530的定时器3和定时器4分别捕获外部脉冲和定时测得频率,采用分段线性插值法根据频率取得相应的湿度值。辐照强度则采用PMA1144日射强度计进行测量,它是基于热电偶原理制作的,入射的太阳辐射加热传感器产生微伏信号,将其放大之后送入单片机内置AD转换器转为数字量,并对其换算为辐照强度值,此外对比已有校准系数和处理算法的PMA2144的输出用电位器调节PMA1144电路,对其进行了校准。 最后,对系统进行了硬件测试和软件测试,其稳定性和安全性表现良好,数据传输正常,各传感器性能的测试也达到了系统的要求。 【关键词】：CC2530 温湿度测量 辐照度 太阳能电池 物联网
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插图索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 项目的研究意义13-15
• 1.2 相关技术介绍15-18
• 1.3 传感器的发展现状18-21
• 1.3.1 温度传感器的发展18-19
• 1.3.2 湿度传感器的发展19-20
• 1.3.3 辐照度测量介绍20-21
• 1.4 研究课题来源、主要内容和论文主要结构21-23
• 第2章 系统硬件部分23-46
• 2.1 系统整体介绍23-24
• 2.2 无线传感网高性能处理器CC253024-29
• 2.3 传感器的选型和介绍29-32
• 2.3.1 温度传感器的选择29-30
• 2.3.2 湿度传感器的选型30-31
• 2.3.3 辐照度测量器件的选择31-32
• 2.4 传感器电路的设计32-39
• 2.4.1 温度测试电路的设计32-35
• 2.4.2 湿度测试电路的设计35-38
• 2.4.3 辐照度测试电路设计38-39
• 2.5 供电模块39-41
• 2.5.1 所需电力分析39
• 2.5.2 硬件电路图实现39-40
• 2.5.3 CC2530 内部电池监视器40-41
• 2.6 串口通讯模块41
• 2.7 无线通信介绍41-43
• 2.8 硬件抗干扰43-45
• 2.9 本章小节45-46
• 第3章 系统软件设计46-59
• 3.1 总体软件架构46-47
• 3.2 温度传感器数据采集程序47-52
• 3.2.1 DS18B20 内部存储原理和软件流程图47-50
• 3.2.2 温度测试程序流程图50-51
• 3.2.3 复位子程序和其他51-52
• 3.3 湿度传感器数据采集程序52-55
• 3.3.1 软件设计思想52-54
• 3.3.2 线性插值法及其子程序54-55
• 3.4 辐照度数据采集程序55-56
• 3.4.1 软件设计思想55-56
• 3.4.2 采集结果的辐照度值化56
• 3.5 串口通讯程序56-57
• 3.5.1 设计思想56-57
• 3.5.2 发送数据的规范化57
• 3.6 软件抗干扰57-58
• 3.7 本章小结58-59
• 第4章 实验及其误差分析59-62
• 4.1 硬件和软件测试59
• 4.2 传感器性能参数59-61
• 4.2.1 温度传感器测试59-60
• 4.2.2 湿度传感器测试60
• 4.2.3 辐照度传感器测试60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文68-69
• 附录 B 系统原理图69-70
• 附录 C 部分软件 C 语言源代码70-72
• 附录 D CC2530 模块图72

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