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在粮仓无线监控与射频技术系统中的应用

粮仓无线监控系统主要具有数据采集与传送、合肥监控数据分析与处理、数据存储与检索、数据表格显示与打印输出、实时控制以及报警等功能。现场监测仪采集粮仓粮情的相应参数, 如粮食温度、仓库温度、相对湿度、粮食水分、粮仓内二氧化碳和硫化氢气体含量等,并定时或根据指令发送至监控中心;监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储,然后将其与设定的报警值相比较,若实测值超出设定范围,则通过屏幕显示报警或语音报警,并打印记录。与此同时,监控中心可向现场监测仪发出控制指令,监测仪根据指令控制空调器、吹风机、除湿机等设备进行降温除湿,以保证粮食存储质量。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置,通知粮库管理人员采取相应措施来确保粮食存储安全。

3.无线通信终端的硬件和软件设计

3.1 无线通信终端的硬件设计

CC1020是Chipcon公司推出的基于SmartRF技术的全集成无线收发芯片http://www.ahlinbo.com 。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等ISM(Industrial, Scientific and Medical)与SRD(Short Range Device)频段,采用频移键控(FSK)调制,集成锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、调制解调器(DEMOD)等功能,具有低电压、低功耗、高灵敏度、传输距离远、尺寸小等优点,与很少的一些外围器件搭配就可以设计成强大的具有无线通信功能的嵌入式系统。

无线通信终端由无线收发芯片和微控制器组成。本系统中的无线通信终端采用CC1020为收发芯片,PIC16F73单片机为微控制器。合肥门禁

PIC16F73是Microchip公司开发推出的低功耗、高性能的8位单片机,采用双总线结构(指令总线和数据总线分离)和精简指令结构,具有8Kb的Flash、192字节的片内RAM、串口和SPI接口,很好的满足了本终端对微控制器的要求。

粮仓无线监控系统各部分的主要组成如下:

(1). 现场监测仪。现场监测仪由温度传感器、湿度传感器、气体浓度传感器等传感器和微控制器及控制信号输出模块等构成。 (2). 无线通信终端。无线通信终端由无线收发芯片和微控制器组成。 (3). 监控中心。PC机、监控管理软件构成了监控中心的主体。防盗报警

在对无线通信终端进行印刷电路板(PCB)的设计时,智能停车场系统需要注意以下几个问题:

CC1020有32个引脚,它通过PDI、PDO、PCLK和PSEL这四个引脚与PIC16F73单片机的I/O端口相连,CC1020的应用原理图

(1). 虽然CC1020外围器件少,合肥摆闸集成度高,并集成了基带处理,设计比较方便,但由于高频电路的特性,加上CC1020的混和电路信号设计,因此PCB的设计直接关系到射频性能。为了获得较好的射频性能,PCB设计至少需要两层板来实现,PCB分成射频电路和控制电路两部分布线。 (2). 为了减少分布参数对性能的影响,在PCB中应该避免长的走线,所有元器件的地线、酒店智能门锁AVDD连接线、VDD去藕电容必须离CC1020尽可能的近。CC1020的电源必须经过很好的滤波,并且与数字电路的供电分离,在离电源脚AVDD尽可能近的地方用高性能的电容去藕,最好是一个小电容与大电容并联。 (3). PCB板的顶层与底层最好敷铜着地,把这两层的敷铜用较多的过孔紧密相连。所有的开关信号与控制信号都不能经过RF_IN和RF_OUT的电感附近。

终端的软件采用专门为PIC单片机设计的C语言CC5X,该语言与ANSI C兼容,并针对PIC单片机进行了优化,能够为PIC单片机产生优质高效的代码。由于PIC16F73单片机要实现与用户以及CC1020的通信和数据打包,因此该软件借用了Windows系统的消息循环机制设计,采用消息循环的体系结构。这种结构使得程序清晰、可扩展性强、可移植性好。图3为软件的程序结构及主循环示意图。

粮食在存储期间,由于环境、气候和通风条件等因素的变化,粮仓内的温度或湿度会发生异常,这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及虫害等因素的影响。针对粮食存储的特殊性,粮仓监控系统一般以粮仓和粮食的温度与湿度为主要检测参数,粮仓内气体成分含量为辅助参数。合肥停车场系统