嵌入式系统开发技术课程设计-嵌入式温湿度采集系统设计

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1、*****************实践教学*****************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期嵌入式系统开发技术课程设计题目：嵌入式温湿度采集系统设计专业班级：通信工程姓名：学号：指导教师：成绩：1摘要温湿度数据的采集、传输以及处理，在日常生活中有着广泛的应用，比如智能家居系统，智能交通等，在以后物联网中会更加广泛的应用。此次设计是一种基于CC2530和数字温湿度传感器的温湿度采集系统。该系统采用Zigbee无线通信技术结合传感器，通过运用Zigbee协议架构组建无线传感网络,实现主从节点的数据采集和传输,以及一点对多点，两点之间的通信。并详细阐述

2、了基于Zigbee协议栈的中心节点和终端节点的协议传输，主要是从Zigbee协议栈网络层里AODV路由协议着手，阐述在网络层如何通过AODV路由协议进行节点间的连接以及数据的收发。关键字：温湿度数据采集CC2530Zigbee协议栈无线传感网络1目录前言1一、温湿度数据采集模块21.1无线传感基本结构及实现原理21.2温湿度数据采集31.2.1温湿度数据采集原理31.2.2设计中所用芯片SHT10：31.2.3主程序程序流程图：31.3本设计所使用的实验箱以及软件支持41.3.1所使用的试验箱概述41.3.2实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计4二、基于CC253

3、0的Zigbee协议栈52.1基于CC2530的ZIGBEE协议栈52.1.1Zigbee技术的广阔应用前景52.1.2低功耗低速率技术特点52.2Zigbee协议栈整体架构：62.3Zigbee协议栈网络层：72.3.1网络层概述及其实现功能7三、AODV路由协议103.1协议概述103.2协议的基本原理103.3AODV路由协议消息控制帧12四、总结15参考文献16致谢17附录193前言伴随着时代的进步，人们充分认识到了科技的力量。无线传感网络，它是由大量节点组成的，是面向任务的分布式网络，综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多领域的技术，通过各

4、类微型无线传感器对目标信息进行实时监测，实时采集，并且由嵌入式微处理器对所采集到的信息进行处理，并通过无线通信网络将处理后的信息传送至远程用户端，然后通过相应的规则进行各种应用分析。无线网络传感器是一种将传感器、控制器、计算能力、通信能力完美的结合于一身的嵌入式设备。它们跟外界的物理环境交互，实时的采集信息，并且将收集到的信息通过无线传感器网络传送给远程用户。无线网络传感器一般是由一个低功耗的微控制器(MCU)和若干个存储器、无线电/光通信装置、传感器等组件所集成的，通过传感器、动臂机构、以及通信装置和它们所处的外界物理环境进行交互。一般说来，独立的传感器功能是非常有限的，但

5、是如果将他们大量地分布到所需要检测的物理环境中，并组成一个无线传感网络，加上性能良好的软件系统平台，就能够完成强大的状态监测、实时跟踪、环境监测等功能。随着微机系统和高集成低功耗数字设备的发展，小体积、低成本、低功耗的传感器节点将得以实现。1一、温湿度数据采集模块1.1无线传感基本结构及实现原理无线传感器网络在设计目标方面与传统的无线网络有所区别，前者是以数据为中心的，后者以传输数据为目的。在无线传感器网络中，因为节点通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，所以除了少数节点需要移动以外，大部分节点都是静止不动的。在被监测区域内，节点任意散落，节点除了需要完成感测特定的

6、对象以外，还需要进行简单的计算，维持互相之间的网络连接等功能。并且由于能源的无法替代以及低功耗的多跳通信模式节，设计无线传感节点时，有效的延长网络的生命周期以及节点的低功耗成为无线传感器网络研究的核心问题。在节省功耗的同时增加通信的隐蔽性，避免长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响，也都是在设计传感器网络时需要攻克的新难题。图1无线传感器节点模型无线传感网络的建立是基于传感器加无线传输模块的，传感器采集的数据，简单处理后经过无线传输模块传到服务器或应用终端。目标、观测节点传感节点和感知视场是无线传感器网络所包括的4个基本实体对象。另外，要完成对整个系统的应用刻画，还需要对远程

7、任务管理单元、外部网络和用户进行定义。大量传感节点随机部署，单个节点经过初始的通信和协商，通过自组织方式自行配置，形成一个传输信息的单跳链接或一系列的无线网络节点组成的网络，协同形成对目标的感知视场。传感节点检测的目标信号经过传感器本地简单处理后通过单播或广播以多跳的方式通过邻近传感节点传输到观测节点。用户和远程任务管理单元则能够通过卫星通信网络或Internet等外部网络，与观测节点进行数据信息的交互。观测节点向网络发布查询请求和控制指令，接收传感节点返回的目标信息。19图2无线传感器网络通信体系结构