低功耗温湿度无线传感器网络设计和实现

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1、万方数据AThesisinCircuitsandSystems硼IlllIlllIllllIlllllIllllIIUlllIIIIIlllJ0124635DesignandImplementationofaLow-—powerTemperatureandHumidityWirelessSensorNetworkByWangFeiSupervisor：ProfessorLiJingjiaoNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己

2、经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：2飞日期：丑12．6、lo学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：一∥一旅¨象形p陟参扣孵锄冲两孙飙r、，口主K知≥∽一7丁．一嚣万方数据东北大学硕士学位论文摘

3、要低功耗温湿度无线传感器网络的设计与实现摘要目前，温湿度监控系统在工农业生产和人们的日常生活中起着相当重要的作用，各种各样的监控系统也层出不穷，主要分为有线传输方式和无线传输方式两种。随着无线传感器网络(Wirelesssensornetworks，WSN)技术的越发成熟，利用无线传感器网络实现温湿度监控的系统具有电路简单、功耗低、成本低、便携等优点。无线传感器网络中传感器节点(Sensornode)依赖电池供电，其功耗问题成为当前迫切需要解决的问题。本文针对当前温湿度传感器网络的不足，设计实现了一种低功耗、低成本、性能稳定的温湿度无线传感器网络。本文设计的基于射频通信的低

4、功耗无线传感器网络，实现了对环境温湿度的实时监控。针对传感器节点的低功耗要求，系统应用MCF51QEl28微控制器、nRF905无线射频模块，以及SHTll数字温湿度采集模块实现了传感器节点，利用MCF51QEl28微控制器的低功耗特性和节点工作．休眠的工作机制，实现传感器节点的低功耗设计；用MCF52235微控制器和nRF905无线射频模块，实现汇聚节点(Sinknode)，完成网络中温湿度数据的收集及在LCD的实时显示。多个节点组网时，采用星型拓扑结构，以分时多址的访问方式实现汇聚节点与各传感器节点间的通信；通过RTS／CTS握手协议，实现传感器节点的入网及传输时间片的

5、分配。用C撑设计了上位机监控软件，实时监控和记录网络中各节点所处环境温湿度的变化。测试结果表明，系统在实现网络中各传感器节点温湿度的实时监控的基础上，无线通信的距离可达到200米左右，传感器节点功耗约为3．616mW，系统具有良好的可扩展性和应用价值。关键词：无线传感器网络；低功耗；微控制器；nRF905一II-万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignandImplementationofaLow—-powerTemperatureandHumidityWirelessSensorNetworkAbstractAtpresent，thetemperature

6、andhumiditymonitoringsystemplaysanimportantroleinindustrialandagriculturalproduction，andalsoinpeople’Sdailylives．Thereareawidevarietyofmonitoringsystems，basicallyCanbedividedintotwokindsaccordingtothewayoftransmission，cabletransmissionandwirelesstransmission．Aswirelesssensornetworks(WSN)te

7、chnologyismoremature，usewirelesssensornetworkstoachievetemperatureandhumiditymonitoringatthesencehasadvantagesofsimplecircuits，lowpowerconsumption，lowcost，andportability．Inwirelesssensornetworks，sensornodesmostlyarepoweredbybatteries，itspowerconsumptionbecomes