内容发布更新时间 : 2024/5/23 12:26:37星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第1章绪论

1、1研究的目的和意义

随着社会的进步和生产需要，利用无线传感进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。

在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，因此需要采集数据并传输数据到一个环境相对较好的操控室内，这样就会产生数据传输问题。由于厂房过大、需要传输数据过多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线。这样浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而且，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或时，数据甚至无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据收集。

在农业生产上，不论是温室大棚的温湿度监测，还是粮仓的管理，传统上都是采取分区取样的人工方法。这样工作量大，可靠性差，而且大棚和粮仓占地面积大，检测目标分散，测点较多。传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。在当前的科技水平下，无线通信技术的发展使得温度采集测量更加精确，简便易行。在日常生活中，随着人们生活水平不断的提高，居住条件也逐渐变得智能化。如今很多家庭都会安装室内温湿度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术采集室内温湿度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作。通过自动调节室内温度湿度，可以更好地改善人们的居住环境。 以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种无线温度采集系统已经被成功应用于工农业、军事国防、环境监测、机器人控制等许多重要领域。而且类似于这种温湿度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。为此，需要设计相应的接口系统，控制这些射频芯片工作，完成可靠稳定的无线数据传输，这样的研究也变得更加有意义了[1]。

1、2 国内外研究现状

在温湿度采集设备出现以前，人们都是分别使用温度计和湿度计进行

温度、湿度的测量。最早的温度计是于1953年意大利科学家伽利略（1564~1642）发明的。但该温度计因热胀冷缩的作用而受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量的误差较大。之后，法国人布利奥于1659年制造的温度计已经具备了现在温度计的雏形。之后相继出现了列氏温度计、华氏温度计、摄氏温度计。现在英、美国家多用华氏温度，德国多用列氏温度，中国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。15世纪在意大利里出生的里安纳度是第一个想出使用一个简易装置量度出空气中的水蒸气含量，这是最早的有关湿度测量的记录。现在科学家使用一台称为的\仪器测量相对湿度。\由两个绑在一起的温度计够成，用来进行湿度的测量。

国外集温湿度采集于一体的技术早于我国，进入21世纪以后，特别在我国加入到WTO后，国内产品面临巨大的挑战。各行业特别是传统产业都急切地需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。我国在逐步消化吸收国外有关技术之后，也发明制造了各类传感器。按种类分有数字式温湿度传感器、无线温湿度传感器等，按应用技术的不同来分有基于AT89C52的温湿度采集设计、基于CAN总线智能温湿度传感器设计、基于AT89C52的温湿度传感器设计、基于MAX52102的电流型温湿度智能传感器设计等。

1、3 传感器技术发展现状

国标GB7665-87中将传感器定义为能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

作为现代科技的前沿技术，传感器技术在国内国外得到迅速的发展，作为信息、采集的手段，传感器是现代高新科学技术发展的不可或缺的重要组成部分。世界上许多的国家都将传感器技术作为现代科技发展的关键技术。我国在“十五”计划中把传感器微电子作为重点发展的项目。

传感器技术是信息、技术的二大基础之一，自80年代起就得到了世界各国的重视。在今后的发展中，新材料的开发化、加上技术微精细化、多功能化、集成化、智能化、性能高稳定、指标高精度化、高可靠及网络化将成为传感器技术的研究重点。其中智能化和网络化体现了多种技术的结

合，是当今国际研究的热点之一。随着网络时代的进步和信息化程度的不断提高，计算机网络技术与智能传感技术的结合日趋紧密，并由此产生了智能传感器网络技术[2]。从传感器技术发展的趋势来看，应重视发展先进的传感器制造工艺技术，研制新型传感器产品。当前应当大力发展MEMS工艺和微传感器，智能化技术和智能传感器，集成工艺和集成传感器，网络化技术和网络传感器[3]。

传感器的准确度、稳定性和可靠性以及数据处理的能力一直是用户最为关心的问题。因此，长期以来人们不断致力于重新认识和发现新的物理、化学、生物现象。试图在开发新材料，发展微细加工技术，以求在传感器硬件方面有更大的进展。系统自动化程度的提高和复杂性的增加，使以微型计算机为基础的测控系统需要传感器提供数据以便做出实时决策，因而给传感器的综合精度、稳定性、可靠性和响应提出了越来越高的要求。

目前，人们把微处理器智能技术和微机械加工技术应用于传感器。不再是仅仅依赖硬件的改进，而是用存放于微处理器中功能强大的软件对系统进行非线性自动校正、自校零、自补偿、自校准、自检验、抑制噪声。此外，人工智能、专家系统、模糊逻辑、神经网络等也加强了对传感技术的影响，增强了传感器的“智能化”功能。这就是智能传感器(smart sensor)或智能换能器(smart transducer)。因而计算机的出现和微处理器技术应用在传感器是“dumb sensor”和“smart sensor”的分水岭。将IP传感器布置于测控现场，处于控制网络中的最低级，其采集到的信息传输到控制网络中的分布智能节点，并由它处理，然后传感器数据散发到网络中。网络中其它节点利用这些信息作出适当决策，如操作执行器、执行算法[4]。

集成电路和微机械工艺促进了传感器技术发展，改变了传感器作为单纯的物理量转换的传统概念。目前，传感器的发展主要集中于集成化和智能化两个方面。集成电路和各种传感器的特征尺寸已经达到了亚微米和深亚微米量级，由于非电子元件接口未能做到同等尺寸而限制了其体积、重量、价格等。智能化是将传感器(或传感器阵列)与信号处理电路和控制电路集成于同一芯片上(或封装在同一管壳内)。系统能够通过电路进行信号提取和信号处理，根据具体的情况自主地对整个传感器系统进行自检、自校准