国网山西省电力公司吕梁供电公司，山西吕梁033000
摘 要：传感科技和对应网络早已变成人们十分注重的研究趋向，但是由于这一网络中的大部分节点多数用电源供电，作业环境一般比较艰苦，总量很大，替换十分困难。因此，耗能水平较低是这一网络设计中极其关键的标准。对硬件和软件等全部架构体系进行持续更新优化，才能够保证系统安全，使用更长时间。因此，在无线传感装置变得愈发常见的当下，在确保传感功能和性能的同时，还可以保证耗能水平降低到一定水准，其具有相当现实和理论意义。
关键词：无线传感；环境；监测；单片机；温湿度
1 总体方案及硬件设计
1.1 总体方案
系统主要分成电源系统、上/下位机系统等部分，其中电源系统有LM7805，5号AA电池（四节）、10K电阻（一个）。上位机系统主要有PTR2000收发，MAX232，以及PC三个部分。下位机系统主要有PTR2000收发（无线）芯片，传感获取温/湿度的SHT11传感装置、获取光照数据的TSL2561 传感装置，单片机AT89S52。
1.2 系统硬件设计
1.2.1上位机系统PTR2000设计。无线收发一体的 MODEM数传模块，以及芯片PTR2000具有较优越的性能，在行业内处于领先地位，这一模块的最突出特征莫过于不需要太多外围器件，所以设计起来相当便利。这一模板块从其内部构成接收频段较高、PLL合成、调制/解调FSK、参量/功率放大、切换频道等诸多功能，其集成程度较高。PTR2000的主要特征有：
1、器件整合了收取信息和发射信息两个功能；
2、工作频率是全球通行的数传频段433MHZ；
3、运用FSK调制/解调，能够直接导入数据，并完成输入 / 出，具备很强的抵抗干扰水平，尤其适于工业管控；
4、运用DDS+PLL频率合成科技，所以频次较为稳定；
5、灵敏度很高，最高能够达到—105bBm；
6、只需加载2.7V即可正常运行，耗能水平很低，待机时电流只有8μA大；
7、可以提供两个通信交流频道，可用于多频道交流；
8、工作速率最大可以达到20kbit/s（还能够在低速如9600bps情况下正常运作）；
9、体积极其微小，仅有40mm×27mm×5mm大小；
1.2.2 微处理器模块设计。AT89S52 具有低功耗且性能极高的CMOS8 位微控制器，配备了8K可编程的Flash存储器。采用Atmel公司的制造技术来进行生产，整个生产过程精度非常高并且能够保证生产出的存储器具有很高的可靠性，能够很好的兼容工业80C51产品指令与引脚。片上Flash允许程序存储器能够进行编程，并且兼容于常规编程器。该芯片配置有8位CPU与能够进行编程的Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
1.3 温湿度传感器SHT11设计
SHT11为最新的一款数字式温湿度传感器芯片。这一芯片通常使用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。其主要特点是：
⑴高集成度，该芯片将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D 转换以及加热器等功能都集于一身；
⑵可以使用SCK与DATA两种串行端口，并且接口很简单，芯片能够使用CRC传输校验，在传输的可靠性方面有了极大的提高；
⑶通过A/D转换器，能够对精准度进行调节；
⑷该芯片的测量精度非常的高，不仅仅能够测量温度与湿度，同时化能够对温度与湿度进行补偿，保证测量的准确性；
⑸封装尺寸非常的小，而且智能化程度很高，在工作结束之后能够切换至低耗能状态；
⑹芯片使用了CMOSens制作工艺，具有非常高的可靠性，在进行测量时整个探测头部能够浸入到水里。SHT11温湿度传感器使用SMD表面贴片的形式来进行封装，芯片的接口很简单，图2所示为芯片的引脚名称与排列顺序。
通过研究我们将引脚的具体功能总结为以下几点：脚1 和4分别为信号和电源，一般情况下电压值处于2.4～5.5V；脚2和脚3表示的是二线串行数字接口，DA-TA代表的是数据线，SCK代表的是时钟线；脚5～8并没有连接到电路中。
1.4光照传感器TSL2561设计
TSL2561这种芯片运行速度快、功率消耗比较低、而且转化比较灵活，已经被应用到很多领域，尤其是显示屏的监控。设计时的主要的目的在于处于光线多变的环境下，保证显示屏亮度的前提下，最大限度的降低能量的损耗。除此之外，经常应用在安全照明、街道灯光控制等TSL2561可以利用I2C总线访问，因此对于硬件接口电路并没有很高的要求。如果我们确定的微控制器本身自带I2C的总线控制器，那么其上的数据线和时钟线与 TSL2561 中的数据线和时钟线直接连接在一起；如果微控制器不存在上拉电阻，那么必须额外使用两个上拉电阻达到连接的目的。如果微控制器中没有设置 I2C 总线控制器，那么对于时钟线和数据线的连接也没有特殊的要求。不过要保证编程过程中随时访问 TSL2561。
2软件设计
单片机初始状态时要保证无线数据传输模块为接受状态，按照接受指令的有关要求来收集数据并且开始发送。图 3 表示的是系统软件设计流程图。
3 总结
最近几年，无线传感器网络逐渐兴起，在生态监控和环境检测领域应用越来越多，尤其是外界环境比较恶劣时，克服了传统技术没有办法解决的难题。此次设计过程中，我们将无线传感器网络技术应用在电力环境监控上，准确的收集有关信息，完成此次设计的目标。该系统最大的特点为组建简单方便，初期成本较低，灵活性较强，对于现代化的电力生产管理有很大的帮助，提高了生产的效力。
参考文献
[1]华邦 .AT89S52 的单片机资料 [J]. 单片机应用技术，2006（23）.
[2]贾伯年，俞朴 . 传感器技术 [M]. 南京：东南大学出版社，2000.
[3]何希才 . 传感器及其应用电路 [M]. 北京：电子工业出版社，2001.
作者介绍
张涵羽（19845.10)，性别：男，民族：汉，籍贯：山西省吕梁市，职称：工程师，学历：大学本科，职务:吕梁电力勘察设计院总工程师，研究方向：变电站一次、二次设计研究；单位：国网山西省电力公司吕梁供电公司
论文作者:张涵羽
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/17
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