物联网数据采集器设计报告

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1、队号：1XX物联网数据采集器设计报告摘要本系统设计是一个物联网数据采集器，其中由温度、条形码、酒精检测三个节点和无线模块及主机构成。以凌阳公司的SPCE061A单片机为核心，辅以LM92数字温度传感器作为温度采集装置，以MQ-3酒精传感器作为酒精检测装备，以NRF2401高速嵌入式无线数传作为系统的无线模块装置，以1602LCD液晶显示作为系统的显示器。系统输出的直流电压范围为1.2V---12V,电压稳定可调；主机负责节点的数据采集、存储、处理，输出显示；所有的数据均以无线方式传送给主机。关键词：数据采集器SP

2、CE061A单片机MQ-3酒精传感器LM92--数字温度传感器NRF2401--高速嵌入式无线数传模块1602LCD--液晶显示PS/2协议条码扫描器系统总体设计方案：系统可以分为温度、条形码、酒精检测三个节点和无线模块及主机共四部分构成（如图1）。主机负责节点的数据采集、存储、处理，输出显示；所有的数据均以无线传输方式送给主机。原理总框图如图1所示：一、方案论证与比较1、单片机选型方案一：采用ATMEL公司的AT89C51。51单片机价格便宜，但是功能单一，另外51单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。方

3、案二：选用凌阳公司的SPCE061A单片机。SPCE061A单片机是16位的处理器，主频可以达到49MHz，速度很快。该单片机内置A/D转换模块，在32个I/O口中，有8个端口可以作为模拟量输入端口，能满足对模拟信号输入的要求，简化外围电路设计。经过比较后采用方案二：凌阳公司的SPCE061A单片机。2、温度传感器的选用方案一：采用高精度数字温度传感器---LM92数字温度传感器总线方式控。内含12b温度A/D转换器，工作电压：＋2.7～+5.5V；测温范围：-55～＋150℃；精度：±0.333℃（30℃时）；

4、线形度：±0.5℃；温度刷新间隔：500ms。LM92数字温度传感器可以直接将测量的温度数据转换成13b串行数字温度信号，供CPU读取；在硬件电路设计上就可以省去传统传感器需要的信号放大器和A/D转换器。方案二：采用DS-18B20数字温度传感器。电压范围为3.0V至5.5V无需备用电源测量温度范围为-55°C至+125℃。精度为±0.5°C（30℃时），精度不比LM92数字温度传感器高。经过比较后采用方案一：LM92数字温度传感器。3、酒精传感器的选用方案一：采用MQ-3酒精传感器。MQ-3是一种二氧化锡半导体

5、型酒精气体传感器，对酒精具有高的灵敏度和快速的响应性，适于便携式酒精探测器和汽车燃火系统等等。方案二：采用SD-31型酒精传感器。SD-31型酒精传感器是以二氧化锡为基本敏感材料的，专门用于呼气中酒精浓度检测的一种半导体型气体传感器。不太符合我们所做项目所需的要求。经过比较后采用方案一：MQ-3酒精传感器。4、无线数传模块的选用方案一：采用NRF2401高速嵌入式无线数传模块。NRF2401内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通

6、过程序进行配置。NRF2401功耗低，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便，且成本低。方案二：采用APC230-43无线数传模块。APC230-43模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块。APC230-43模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率，发射功率，射频速率等各种参数。但是成本较高。经过比较后采用方案一：NRF2401高速嵌入式无线数传模块。5、显示器的选择方案一：采用1602LCD液晶显示模块。1602LCD液晶显示模块区有体积小、功能低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。方案二

7、：采用MzL728-LCD液晶显示模块。MzL728为一块240*128点阵的LCD显示模块，模组采用COB技术将TC6963C控制IC以及驱动芯片集成在模块北面的PCB上（包括显存）。但是价格贵。经过比较后采用方案一：1602LCD液晶显示模块。6、扫描器端口键盘的选用采用PS/2键盘。在PC系统中广泛使用PS/2键盘。它具有价格低、通用可靠,且使用连接线少(仅使用2根信号线)的特点.因此选用它。7、电源的选用采用直流稳压电源，直流稳压电源部分通过开关电源分别获得±12V和＋5V的电压。其中主控模块FPGA3.

8、3V和2.5V的供电，采用一块三端可调稳压器LM317得到。稳压电源电路原理图如图1所示：图2电源电路原理图二、理论分析与计算1、扫描速率分析由于题目要求三个节点数据的总采集周期≤20秒。因此设计要求扫描速度为20ms/div。用单片机解码时，在程序中可以根据每个断码前一字节为FOH去判断当前键盘是否释放，同样在条码扫描器向单片机发送SHIFT、CTRL等功能键都可以在程