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汽車無(wú)線傳感器的研究與設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-07-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.4 無(wú)線通信模塊
由于不同品牌的差異性,造成了射頻技術(shù)(RF)運(yùn)行環(huán)境的不確定性。無(wú)線通訊模塊必須滿足兩個(gè)基本的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):第一,多頻段通信,選擇低功耗的射頻(RF)芯片,即433/868/915 MHz頻段收發(fā)器nRF905和2.4 GHz頻段nRF2401收發(fā)器;第二,兩種可供選擇的天線(如圖4所示),PCB(簡(jiǎn)潔、低功耗,但難調(diào)節(jié))和外部天線(與PCB相反)。不同射頻頻段和天線之間具有切換的功能,以保證通信暢通,特別是在引擎艙和駕駛艙之間有厚金屬板擋板的車輛中。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/197351.htm

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1.5 微控制器
對(duì)微控制器芯片選擇Atmel ATmega88,因?yàn)樗哂械凸?,還有待機(jī)模式和主動(dòng)模式的快速轉(zhuǎn)換功能,所以能夠在非常短的時(shí)間完成數(shù)據(jù)的測(cè)量和傳輸;它有一個(gè)內(nèi)置的掉電檢測(cè)電路,可用來(lái)提醒用戶傳感器網(wǎng)絡(luò)電池是否需要更換;它還有一個(gè)內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器,可以將傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有10位數(shù)字值的數(shù)字信號(hào)(零代表0 V,210-1代表電源電壓和最大可能電壓)。
以上只是說(shuō)明了單個(gè)的設(shè)計(jì)。然而,在實(shí)際的測(cè)試環(huán)境中,還必須考慮有多少個(gè)傳感器在同時(shí)工作,有多大量的數(shù)據(jù)需要傳輸。

2 網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)通信將用到時(shí)分多址通信協(xié)議。使用時(shí)分多址(TDMA)意味著只有有用的數(shù)據(jù)才能在通信模式(較高功率)下傳輸和接受,因此無(wú)線傳感器其他任何時(shí)候都處于即時(shí)通信模式。我們假設(shè)一個(gè)無(wú)線傳感器(主)作為恒定的數(shù)據(jù)接收器(星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)),且無(wú)線傳感器是有電池供電(所以無(wú)需考慮主無(wú)線傳感器的電源問(wèn)題),除了發(fā)揮中央處理器的作用外,當(dāng)所有子無(wú)線傳感器開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候,主無(wú)線傳感器會(huì)同步返給子無(wú)線傳感器一個(gè)專門的請(qǐng)求信息。
兩個(gè)收發(fā)器240位射頻數(shù)據(jù)包,采用十五個(gè)16位的數(shù)據(jù)包(3位配給具有5通道的A/D轉(zhuǎn)換器,10位配給感測(cè)數(shù)據(jù),3位剩余)。10 ms的窗口時(shí)間足夠接收器處理單個(gè)數(shù)據(jù)包,最小的TDMA也要5ms的間隔。
下面計(jì)算一下此網(wǎng)絡(luò)可負(fù)載無(wú)線傳感器的最大數(shù)量,即一個(gè)TDMA網(wǎng)絡(luò)可以支持的數(shù)值。
定義:NP=數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)位號(hào)=240;MB=測(cè)量尺寸(位數(shù))=16;SIl=采樣時(shí)間間隔(用戶自定義單位:秒);SN=傳感器數(shù)量(用戶自定義 單位:秒);TT=使用TDMA協(xié)議時(shí),每個(gè)收發(fā)器所需最小時(shí)間=5ms;MT=MCU處理每個(gè)數(shù)據(jù)包所需要的最小時(shí)間=10ms。
基于以上定義,以下數(shù)據(jù)可以計(jì)算的變量為:
Sp=樣品包數(shù)=e.jpg=15;TA=平均傳輸時(shí)間間隔;TM=每個(gè)主傳感器在TDMA協(xié)議下傳輸和處理的平均窗口時(shí)間(單位:毫秒);
傳感器按采樣時(shí)間間隔率每采樣15次將發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包,平均傳輸時(shí)間間隔是這樣的:TA=SP*SI。
如果每一個(gè)TA傳感器傳送一個(gè)數(shù)據(jù)包,那么每一個(gè)傳感器可以獲得一個(gè)時(shí)分多路復(fù)用的時(shí)間窗。為了精確計(jì)算時(shí)間槽的大小,間隔時(shí)間必須除以網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。1 000轉(zhuǎn)換為毫秒如下:
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