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地铁站内无线乘客求助系统设计方案[图]
http://www.cww.net.cn   2012年6月28日 08:14    

表1 nRF905工作模式

SPI接口由SCK.MISO,MOSI以及CSN组成。功能分别为SPI时钟,SPI输出。SPI输入,SPI片选。

状态输出接口有提供载波检测输出的CD,地址匹配输出的AM,数据就绪输出的DR.

nRF905外接电路简单,不需添加过多外接器件,其外接原理图如图3所示。

图3 nRF905外接原理图

单片机的相应引脚与无线收发模块nRF905、求助按钮、求助信号灯相连接并控制其工作,组成求助终端。

2.2 管理终端设计

由于管理终端除了要完成求助终端一样的无线信息传输功能外,还要完成与计算机的有线信息传输。所以管理终端在求助终端的基础上又增加了一片单片机与接口模块。本文采用标准RS 232C接口模块,采用MAXIM公司生产的MAX232A芯片将微单片机的TTL电平与计算机串口标准RS 232C电平进行相互转换。

2.3 中继器的使用分析

地铁站是一个环境复杂的公共场所,其中建筑物多,各种射频设备干扰复杂,无线传输模块发送的信号经过衰减和干扰后很难可靠传送,经过试验,10 dBm的发射功率其可靠通信距离只有30~40 m左右,而地铁站长达数百米。要实现可靠的无线数据通信,可采用以下两种方案实现:

方案一:通过增加无线发射的功率实现数据的远距离传输。

方案二:通过增设无线中继器拓展传输网络,实现远距离传输。

方案二相比于方案一有功耗低,对人体健康影响小,对地铁站内其他设备干扰小的优点。所以本文选择中继器用来延长无线传输距离。

自由空间传播时的无线通信距离的计算方法:天线周围为无限大真空时的电波传播,它是理想条件。电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。通信距离与发射功率、发射频率和接收灵敏度的关系式:

Los=32.44+20lg d+20lgf (1)

式中:Los表示传输损耗,单位:dB;d为传输距离,单位:km;f为载波频率,单位:MHz.

由式(1)可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当传输损耗一定时,载波频率越低,传输距离越远,所以本文选择nRF905工作频率为433 MHz.

本文中无线收发模块nRF905的工作频率为433.92 MHz,发射功率为+10 d13m(10 mW),接收灵敏度为-100dBm.由此可得:

Los=110 dB

由式(1)计算可得,在自由空间传播时的无线通信距离d=30km.

这是在室外无任何障碍物和干扰源的情况下的理想传输距离,而在地铁站中中,无线信号强度在遇到传播途径中的大气、建筑物等影响因素时都会衰减,从而大大降低了无线信号的传输距离。当衰减大于25 dB时,nRF905的有效传输距离将小于100m.

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来源:《现代电子技术》   作 者:高峰 牛国柱编 辑:高娟    联系电话:010-67110006-853
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