毕业设计(论文)文献综述
（2015届）
学生姓名
学 号
系 别 信息与电子系
专业班级 电子与信息工程1101
指导教师
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文献综述
摘 要
本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息的设计。
关键词勾花网机 无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器 设备驱动
1.课题及课题相关技术的研究意义
是在环境监测等领域。为了解决以上问题，程控滤波器的产生有着极其重要的意义。当输入信号幅度变化时，通过前级程控增益放大模块实现对增益的精确控制最终使输出信号幅度基本保持稳定,而对于输入信号频率的改变，利用微控制器对程控滤波器进行编程设置后，可实现中心频率、品质因数可调可控的高、低通滤波[3]，并可形成负反馈，对信号进行闭环控制。程控滤波器不仅能线性调节，提升精确度还避免了传统有源滤波器电路滤波特性参数精度不高、电路复杂、设计和调试麻烦等难题，可以很好的应用于信号频率及幅度在宽范围内变化的场所，并获得优良的性能。 2.滤波器的发展和象纸国内外研究现状
从1915年Wagner和Campbell分别首次提出滤波器的概念以来，滤波器经历了无源分立RLC元件、集成线性元件/混合集成电路和单片全集成电路的发展历程，取得了长足的进步。随着滤波器理论的发展，特别是1977基质稳搬运机器人年美国加州大学Berkeley分校的学者组成的研究小组集成了第一片单片MOS开关电容滤波器，开关电容滤波器成为了滤波器理论中十分活跃的分支，受到了电路理论工作者和集成电路设计者的广泛关注[4]。
开关电容滤波器(SCF)电路其核心部分由模拟开关、电容器和运算放大器组成，其传输函数系统特性取决于电容容量比的准确性，易于用MOS工艺实现。因此，70年代末，MOS工艺发展迅速，MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功率等方面都有独特的优势，为开关电容滤波器电路的迅速发展提供了很好的条件[5]。
国际上，70年代末至80年代中是SCF大发展时期，完成了从原理、结构探讨至工业化过程，并被广泛应用于通讯等领域。国内在70年代有我国自主知识产权的电子产品。目前，开关电容滤波器正向着集成度提高，功耗更低以及精度更好的方向发展，出现了很多的新方法来设计低电压、低功耗、低电容比和运放增益灵敏度的SC滤波器 [1]。
还有很多其他的新型滤波器，例如，新型数字滤波器（DF）包括自适应DF 、复数DF、多维DF，此外还有电控编程CCD横向滤波器（FPCCDTF）、晶体滤波器 、声表面滤波器等[5]。
3.课题主要的研究内容和技术关键
3.1主要研究内容
在电子系统中，滤波器是数据采集、水力分级机信号处理等方面不可缺少的重要环节，如信号采集前的噪声滤除，D/A 转换输出的“阶梯状”滤波等等。一般的有源滤波器由运算放大器、RC元件组成，但这种滤波器的截止频率、Q 值等参数都是固定不变的， 在某些信号频率动态范围较宽的场合就不适宜使用。因此，有必要采取多种截止频率的滤波器，如程控滤波器，对动态范围较宽的信号进行滤波。美国Maxim 公司生产的可编程滤波器芯片可以通过编程进行各种参数的设置，实现低通、高通、带通等处理，且滤波的特性参数如中心频率、品质因素等，KKS689均可以通过程序设置[6] [7]。
3.2 主要内容与结构
由于信号处理系统的输入信号是含有噪声干扰的微弱信号，因此首先该系统应该能对微弱信号进行放大，然后再滤波，滤除干扰和噪声；其次，该系统还应该能根据信号强度的大小和噪声干扰频率的不同，通过键盘重新设置系统的增益和滤波器的频率等，并且将当前的设定值显示出来。根据以上要求，该系统由三部分组成，即程控放大部分、程控滤波部分和键盘、显示部分。整个系统以单片机为控制器，将这三部分连接起来构成一个可调增益程控滤波的信号处理电路，系统原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图
图1中，单片机循环检测键盘输人，并根据键盘输入来控制程控放大部分的放大倍数和程控滤波部分滤波器的频率，并将键盘输入的给定值通过显示部分显示出来[8]。
3.3 技术关键
3.3.1 程控放大部分设计
方案一：由于半导体三极管工作在放大状态时, 必须保证发射结正偏, 故输入端始终存在输入电流。改变输入电流就可改变输出电流, 所以三极管是电流控制器件, 因而三极管组成的放大器, 其输入电阻不高。场效应管是通过改变输入电压( 即利用电场效应) 来控制输出电
流的, 属于电压控制器件, 它不吸收信号源电流, 不消耗信号源功率, 因此输入电阻十分高, 可高达上百兆欧。除此之外, 场效应管还具有温度稳定性好, 抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点所得到[9]。
方案二：根据题目对放大电路的增益可控的要求, 考虑直接选取可调增益的运放实现,如运放AD603。它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。图中加在梯型网络输入端( VINP) 的信号经衰减后,由固定增益放大器输出, 衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。增益的调整与其自身电压值无关, 而仅与其差值VG有关, 由于控制电压GPOS/GNEG端的输入电阻高达50MΩ, 因而输入电流很小, 致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。以上特点很适合构成程控增益放大器[9]。
方案三：该部分的功能主要是按照给定的增益对输入信号进行放大，也就是说放大倍数是由程序控制可调的，为了完成这样的功能，在这里选用运算放大器AD826和1O位D／A转换器AD752O的内部电阻网络组成一个程控可调增益的放大电路。AD826具有50 MHz的增益带宽积和较高输出驱动能力，对于普通信号的放大完全可以满足。AD7520内部集成了1O个模拟开关控制的电阻网络，而且这10个模拟开关是可编程控制的，根据这样的特点，
用AD7520内部电阻网络与AD826共同组成程控增益部分电路，原理如图2所示。
图2(a)为视频门禁系统AD7520内部的电阻网络，图2(b)为AD7520与AD826的硬件连接图[8] [10][12]。
