无线传感器网络节点模块的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文无线传感器网络节点模块的设计与实现姓名：傅铮申请学位级别：硕士专业：光电信息工程指导教师：曾延安20080529摘要无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域，它是由一组传感器以移动自组网、多跳网络方式构成的无线网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到这些信息的用户。这种网络系统可以被广泛地用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域，具有十分广阔的应用前景。无线传感器网络系统它从硬件上通常包括传感器

2、节点、网关节点和管理节点。本课题采用体积小、价格低的nRF905芯片为核心搭建无线通信硬件平台。该平台采用STC12LE5412AD单片机作为微控制器(MCU)，控制无线接收、发射；通过RS-232串行口与无线传感网络嵌入式网关节点进行数据的传送；通过RS-232串行口与用户端传感器相连，为系统采集数据。本文首先介绍了无线传感器网络的研究背景、课题意义和应用现状，然后分模块对各部分分别进行了研究和实现。在分析了短距离无线通信技术的应用现状后，针对实际应用的要求，对系统进行了总体规划，设计了无线节点模块的结构，并以低功耗和抗干扰性能为主要考虑因素，对系统主要元器件进行了精心

3、的选型。然后在以上分析的基础上，从硬件和软件两个方面详细阐述了无线节点模块的具体设计。硬件方面主要介绍模块中微控制器模块和无线收发模块的原理与设计以及硬件电路的调试。软件方面主要介绍了发射模块和接收模块的通信流程。最后对系统进行了测试。在完成节点模块软硬件设计的基础上，结合无线传感器网关组建了一系列无线传感器网络模型，针对此系统进行了相关功能验证和性能指标测试，测试结果表明，本文设计的无线节点具有体积小、功耗低、数据传输稳定可靠、抗干扰能力强等优点。可以很好地应用在无线数据采集及其它短距离无线数据传输的场合。关键词：无线传感器网络传感器节点无线传输射频芯片微控制器IAbs

4、tractSensornetworksareintegrationofsensortechniques,nestedcomputationtechniques,distributedcomputationtechniquesandwirelesscommunicationtechniques.Theycanbeusedfortesting,sensing,collectingandprocessinginformationofmonitoredobjectsandtransferringtheprocessedinformationtousers.Sensornetwor

5、kisanewresearchareaofcomputerscienceandtechnologyandhasawideapplicationfuture.Bothacademiaandindustriesareveryinterestedinit.Theconceptsandcharacteristicsofthesensornetworksandthedatainthenetworksareintroduced,andtheissuesofthesensornetworksandthedatamanagementofsensornetworksarediscussed

6、.Theadvanceoftheresearchonsensornetworksandthedatamanagementofsensornetworksarealsopresented.Atypicalwirelesssensornetworkhardware,usuallyincludingsensorsnodes,thegatewaynodesandmanagementnodes.ThisprojectintroducesawirelesscommunicationplatformbasedonnRF905.Itiseasytobeextendedfarnewappl

7、ications,andhassmallercubageandlowercost.ThesystemusesSTC12LE5412ADsinglechipcomputerasMCUtocontrolreceiving,transmittingwirelesssignals.ItlinkstoawirelesssensornetworkgatewaynodeviaRS-232serialporttotransmitdatatothecentraldatabase,andjointstoend-user'ssensorsthrou