超低功耗无线数据采集系统研究和设计

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1、南京信息工程大学硕士学位论文超低功耗无线数据采集系统研究和设计姓名：张鹏飞申请学位级别：硕士专业：系统分析与集成指导教师：张颖超20070501摘要‘随着无线通信技术的不断发展，无线数据传袖越来越广泛的被使用，尤其在数据采集领域中，原本不能使用电线电缆的地方现在可以通过无线电波传输数据，这样，不仅扩展了我们的数据采集范围，并且使我们的数据传输更加方便和快捷．本文中，我们在研究了最近几年来的科学技术发展，包括无线通信技术、无线传感器网络以及RFID技术的基础上，结合现代超低功耗单片机技术，设计了一种在分布式环境下实现数据采集的超低功耗无线数据采集系统，本文中主要介绍了所设计的无线数据采集系统的

2、系统方案和无线数据采集终端的硬件设计模型。在我们的系统设计方案中，我们的通信模型是一个非对称的主从式模型，我们使用一个中央控制器对散落在控制器覆盖范围内的数据采集终端所采集的数据进行接收和显示以及管理。中央控制器由一台Pc和数据接收设备组成，敷据接收设备与数据采集终端具有类似的硬件结构，因为原始数据的编、解码，调制解调是对称的，我们采用同样的芯片和元器件，数据接收设备将数据通过RS232接口传输到上位机中，由上位机的管理软件进行管理和处理。数据采集终端，我们使用传感器加控制芯片以及收发一体芯片的硬件结构。在传感器设计和芯片选择的过程中，我们始终将功耗放在第一位，采用螺管式自感传感器作为我们的

3、传感器，MSP430F1121a作为控制芯片，它可以支持在LMP3的休眠状态下计数，同时考虑到通信距离的问题，我们使用nRF401作为发射芯片．nRF401是一款收发一体芯片，所以我们在接收设备上使用nRF401作为接收芯片。在我们的系统中，我们的通信是多机通信方式，所以在这样的通信系统中，我们必须要考虑多个终端接入时产生的数据碰撞问题，所以在本文的最后一个部分，我们研究了数据的防碰撞算法，考虑到系统的可行性，我们可以采用ALOHA算法来满足我们的系统要求．关键诃z无线传感器月络；无线射频识别；ALOHA；MSP430；nRF401311AbstractThedataUansmiuingby

4、矗ldiofMquazyismoreandmo他broadlyusedwiththedevelopmentofthewirelesscommunicationteclmology．Especiallyinthefieldofthedata龇which锄’tbewamminedwiththeljncpreviously锄be蜘-mnittedthebytheradio∞辄Inthisway,烛we∞删ingtheF雹19cofthedamgathe而唱system,thedata订缸蜘出悄ng训lalsobemoreconvenient=dprom戤Inthispaper,basedonthe

5、researchof也edevelopmentofthescienceandtechnologyinrecentyearsincludingthewirelesscommunicationtechnology,wirelesssensornetworkandtheradiofi'equencyidentification,by血sjngthemoda'nultra-lowconsumptionmicroco咖n盯mchnology,Weresearchtheultra-lowconsumptionwirelessdata鳓咖systeminthedistributeeHviro姗峨andpr

6、esenttheblueprintofthcsystemandtheterminalhardwaredesignmodel．In0111"systemdesign,thecommunicationmodelin0111"systemisanunsymmetricalprincipal--subordmmodel．Ac印n鼍lcontrollerisprojectedforfe∞m唔ma“sglnganddisF妇y．mgthedatagatheredbytheterminalsinthed砌butmgcnvironmenLThecentralcontrolleriscomposedbyaPC

7、andad砒areceiver,ThereceiverissimilartothetemIi玎laIsincethecodinganddecoding。modulationanddemodlll面onmustbesymmetrical·SoweusethesamemicroconU'ollerando山efapparatus．BypassingtheinterfaceofRS232thedataisummmi