基于WSN的透射式能见度检测系统的硬件设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本论文除了文中特别加以标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示谢意。学位论文作者签名：列沪签字日期：》夕屮关于论文使用授权的说明南京信息工程大学.国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）杂志社.中国科学技术信息研究所的《中国学位论文全文数据库》有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印.缩印或其他复制手段保存论文，并通过网络

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3、与ZIGBEE技术112.1无线传感器网络简介1122ZIGBEE技术概述12221ZigBee协议架构及规范12222ZigBee中的设备152.2.3ZigBee网络拓扑1623ZIGBEE在交通气象检测中的应用172.4本章小结18第三章能见度检测系统设计分析193.1系统设计分析193.2硬件设计平台选择与分析213.2.1节点的选择与设计213.2.2无线收发芯片CC2430223.2.3模数转换芯片ADS1211233.3光学器件选择与分析253.3.1光源选择263.3.2光电探测器选择273.4软件设计平台选择与分析313.4.1主机节点工作流程31

4、3.4.2接收机节点工作流程323.5本章小结33第四章能见度测量系统的硬件设计344.1光路设计与安装344.2主机电路设计36421主机外围电路设计364.2.2发射光源的调制设计394.2.3存储电路设计404.2.4串行通信电路设计40南京信息工程大学硕士学位论文4.2.5LCD显示电路设计414.3接收机电路设计424.3.1接收机主控电路设计434.3.2光电检测电路设计434.3.3温度检测电路464.3.4模数转换电路设计494.4电源设计504.5PCB设计与系统测试514.6本章小结53第五章数据采集与处理545.1系统开发环境5452数据通信可

5、靠性测试555.2.1组网测试与入网测试555.2.2通信可靠性测试・・・・・・・•-565.3能见度检测结果分析575.3.1数据处理575.3.2能见度检测与分析575.4本章小结59第六章总结和展望606.1总结606.2展望..........6062656667参考文献致谢硕士在读期间发表的论文清单附录交通气象测量要素包括风向风速、雨量、气压、温湿度.能见度、雪深等,能见度是影响交通安全的最主要因素。高速公路因能见度差引起的交通事故问题日益突出。智能交通系统中通常将能见度等天气信息通过光纤网传入高速公路管理控制中心，对车辆等进行实时调控并决定是否关闭高速公

6、路以降低事故发生率。采用有线方式时需要较长的电缆与较高的电缆布设成本，并且易受雷电以及人为的破坏。随着通信技术与监测、控制技术的融合，无线通信以及无人值守方案在很多领域都得到了广泛的应用。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)以无线方式将网络覆盖区中检测数据发送到数据汇聚节点或主机。本文在系统阐述大气能见度检测理论的基础上，提出了一种新型基于无线传感器网络的透射式能见度测量方法。系统以CC2430为控制、数据处理及通信核心，由测量节点和无线通信模块组成，包括发射模块.接收模块.信号处理模块等。采用硅光电池，检测反映能见度状况的光信号。同

7、时，利用无线传感器网络进行通信，以实现主机节点和接收机节点之间通信和控制信号的相互传输，从而实现对高速公路能见度的实时监测。由于半导体激光器和光电探测器受温度变化影响明显，电路设计中加入温度检测模块，以实现温度补偿，减小测量误差。本论文将无线传感器网络技术与透射式测量原理合理结合。透射式测量原理实现了对高速公路能见度变化的精确检测；无线通信的解决方案在降低整个系统造价的同时保证了系统通信的可靠性。本设计同时保留部分微处理器的I/O接口，用于满足系统进一步的功能扩展，使得本系统更具有灵活性和适应性。关键词：交通气象.能见度、透射式、光电检测、CC2430、ZigB