第254章 258章，老老实实做人。 (第2/2页)

1.温湿度传感器的选择
　　
　　温湿度传感器的选择上，10传感器是一款全部校准并且以数字输出的用以测量温度和湿度的传感器。具有低功耗、超小尺寸、长期稳定等特点。精度比较高，但是管脚比较多，10的管脚封装包括GND接地端、DATA串行数据双向、SCK串行时钟输入、VCC供电。可以很好的实现系统所要求的的功能，但是管脚多，学习起来比较困难。而DHT11是以数字量输出的温湿度传感器，该传感器是由一个电阻式的感湿元件和一个NTC测温的元件构成[3]。采用数字量输出的方式大大提高了信号传输的可靠性与系统的稳定性，并且该传感器体积小功耗低，信号传输距离达到20米以上，而且只有四个引脚，方面与单片机连接，学习起来比较简单。因此在温湿度的传感器的选择上，选择DHT11传感器。
　　
　　2.红外线传感器的选择
　　
　　红外线传感器的选择上，有两种方案。红外避障传感器，人体热释电红外传感器。红外避障传感器，基本的原理是根据物体的反射性质。如果没有障碍物，发射出去的红外线，会因为距离变远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外就会被反射到传感器接收头，随后传感器检测这一信号，确认前方有障碍物。然后经过比较模块比较器电路处理，最终传输到MCU，MCU对于信号进行一系列的处理分析。只是这种红外线传感器的工作比较麻烦，而且不够灵敏。
　　
　　而人体热释电红外传感器，相对而言，则是工作过程简单，而且十分的灵敏。探测元件是利用一种高热电系数的材料制成的，可以感知10～20米范围内生物的行动。探测元件将探测到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经过探头内的场效应管放大后输出。相对于红外避障传感器，人体热释电传感器，更加的灵敏。不但如此，工作十分的简单，方便，高效。
　　
　　3.二氧化碳传感器的选择
　　
　　在二氧化碳传感器的选择上，本设计选用的是MH-Z14A传感器。主要的原因就是本传感器的性价比比较高。-Z14A传感器，可以实现系统所需要的二氧化碳传感器的一切功能，而且方便快捷。采用串口输出方式，进行通讯。最终进行AD转换就可以得到直观的二氧化碳浓度信息。
　　
　　2.2.2传输层方案选择
　　
　　近年来短距离通信技术有很多种，基本上有蓝牙，RFID，ZigBee超宽带等等技术。
　　
　　其中蓝牙技术是一种低成本，在各个设备之中的无线传输技术，只要是设备通信标准协议相同，就可以进行数据传输。蓝牙系统是由天线单元，链路控制单元，链路管理单元，以及软件单元四个部分组成的，特点是可以快速的传输音频和数据[4]。成本低，但是工作频段单一为2.4GHz。有很强的抗干扰能力。
　　
　　而RFID射频识别技术是一种新型的短距离传输技术。主要包括标签，读写器，天线三个部分。是一种不要接触就可以通信的传输技术，通过标签和读写器之间发送空间耦合的具有传输特性的射频信号然后通过天线完成对物品的识别，具有使用方便，识别率高，安全性高等特点[5]。
　　
　　然后超宽带技术，是一种通过极窄脉冲方式完成无线发射和接收的一种技术，这种技术很特别，摒弃了传统无线收发之中必须采用载波的调制的方式[6]。成为一种在时域之中直接传输技术，特点是保密性强兼容性好，体积小功耗低[7]。
　　
　　ZigBee技术是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的一种技术，主要应用于短距离内，数据传输速率要求不高的设备之间，特点是传输速率低，但是网络容量大，覆盖范围广[8]。特点是成本低，功耗低，工作频段灵活。
　　
　　基于以上几个技术，蓝牙主要应用于移动设备之间，射频识别技术主要应用于物流，超市产品的识别和扫描。而超宽带技术成本较高，最终选择了ZigBee短距离通信技术传输数据。
　　
　　传输层，不但是用了ZigBee模块，还有GSM模块。其中利用ZigBee技术进行组网，然后发送和接受数据。流程是通过终端节点将感知层采集到的数据发送到网关节点。而接下来就是通过GSM将采集到的数据传输到应用层。
　　
　　GSM模块一个连接网络进行通信的模块，主要采用的是2G技术。利用蜂窝网络进行覆盖，在该区域内进行通信。在设计的过程之中不需要覆盖太大的区域，所以选用节能的微微蜂窝覆盖方式，在短距离内进行联网访问。根据要求选择了适合短距离网络通信的BC95模块。
　　
　　2.2.3应用层方案设计
　　
　　在应用层主要需要三个模块，数据库，APP，以及服务器。数据库模块主要是对于就是对于采集到的数据进行存储和整理。如今比较流行的中小型关系型数据库就是MySQL数据库，MySQL数据库是开源的，任何人都可以在GeneralPublicLicense的许可下，下载并且根据个人的需要进行修改，不但如此，MySQL库和服务器有很好的兼容性[9]。便于和服务器之间进行数据传输。在服务器后台代码开发使用Hibernate框架将面向对象的思想融入到MySQL数据库中。数据库存储的数据是将底层传感器采集的数据处理分析生成的，当服务器收到移动端软件的请求时，数据库可以提供相应的数据。而Oracle数据库虽然也可以完美的实现这一系列的功能，但是本次采用的数据量并不是十分的庞大，使用Oracle是一种浪费。而且Oracle需要付费，大大的提升了开发成本。
　　
　　如今的手机系统大体只有两个，Android系统，以及IOS系统。不同环境下的APP的编译方式不同。根据开发成本和操作难度，选择开发基于Android的环境下的APP。因此利用eclipse编译器，java语言，开发基于Android5.0以上的APP。大体上实现对于温湿度信息，红外线信息，二氧化碳信息的实时数据显示，历史数据显示，控制设备启动功能等。
　　
　　服务器主要是给APP端提供一个数据接口，可以让APP端能够很好的通过服务器访问数据库，将得到的信息数据显示到手机app上。具体流程是APP发送请求，然后服务器进行响应，然后调用数据库之中的信息，返回一个数据表，通过相应的接口，传回APP进行解析。综合对比采用操作简单的EB服务器，因为它运行时，占用的系统资源很小，扩展性良好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能。
　　
　　当手机App软件要获取数据信息时，软件后台会通过Http协议向服务器发送请求，Hibernate框架会执行SQL语句即访问MySQL数据库，当检索到相应数值时，就返回一个list数组，再将数组转化成JSON数组，通过相应的接口将JSON数组返回给手机App软件中进行解析；当服务器接收到控制请求时，服务器会通过Socket通信将指令传递给手机端的APP，使其做出对应操作。
　　
　　第3章系统详细设计
　　
　　3.1系统感知层的详细设计
　　
　　3.1.1MCU核心板设计
　　
　　核心板的设计采用的是STM32核心电路板，32F103C8T6mini板的引脚图，结果他们今天网络也变成歌曲唱出来，让人感觉好像很惊讶的样子。
　　
　　(本章完)