低功耗无线环境监测：DS18B20温度传感器挑战

"这篇内容是关于2010年全国大学生电子设计大赛中的一项参赛作品——无线环境监测模拟装置，重点在于低功耗设计和DS18B20温度传感器的应用。该装置由监测终端和多个探测节点组成，用于测量环境温度和光照信息。" 在此次电子设计大赛中，参赛团队面临的主要任务是设计一个低功耗的无线环境监测系统，该系统由一个监测终端和多个探测节点构成，能够探测和传输温度及光照信息。DS18B20温度传感器被选为探测节点中的温度测量元件，因其成本低廉且适用于工业控制。然而，DS18B20的缺点在于其工作电流较高，接近1mA，而且在进行读写操作时，连接的微控制器（如MSP430）无法进入休眠模式，导致整体功耗增大，这并不适合需要长时间低功耗运行的应用。 基本要求包括制作两个探测节点，每个节点需具备温度和光照信息的探测能力。温度测量范围设定在0℃至100℃，要求误差不超过2℃，而光照信息则通过光敏电阻检测光线的有无。所有节点都使用两节1.5V干电池供电。监测终端则需外接电源供电，能与所有探测节点直接通信并显示相关信息。 在发挥部分，参赛团队被鼓励增加探测节点的转发功能，以扩大监测范围，同时尽可能降低探测节点的功耗以延长电池寿命。此外，无线传输的载波频率需低于30MHz，且不允许使用预制品无线收发模块，必须自行设计无线收发电路。监测终端的电源供给功率限制在1W以内，且整个系统的探测时延不超过5秒。 为了实现这些目标，参赛者需要考虑优化DS18B20的功耗管理，可能的策略包括改进读写操作的效率，或者寻找其他低功耗的温度传感器替代。此外，探测节点的电源管理设计也至关重要，例如采用能量采集技术或者优化电路设计以降低静态电流。在无线通信方面，自制的天线设计和低频调制方案将直接影响传输距离和功耗。 这个项目挑战了参赛者在低功耗设计、无线通信以及传感器应用方面的综合技能，要求他们在满足性能指标的同时，实现高效和节能的设计。DS18B20传感器的选择以及其功耗问题成为了设计的关键点，而如何克服这一问题并提高系统的整体效能，是参赛者需要解决的核心问题。