基于DASH7技术的温度无线传感器网络设计.pdf

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1、四论文基于DASH7技术的温度无线传感器网络设计杨林举詹宜巨王荣杰(1．中山大学工学院2．集美大学轮机工程学院)摘要：无线传感器网络具有布线灵活、低功耗的特点，能在恶劣环境下可靠工作，适合温度采集。本文介绍了基于ISO18000．7标准的DASH7无线技术，探讨了无线SoC芯片CC430的结构特点和工作原理，设计一种星形拓扑结构的温度无线传感器网络，提出一种节能能量模型和通信协议，并对协议进行了能量优化。关键词：无线传感器网络；DASH7；CC430；能量模型：通信协议现温度检测[3】。HuH．等人设计一种基于CC430芯片1引言的无线火灾探测器，传感器节点包括一氧化

2、碳传感无线传感器网络技术融合了无线通信、计算机、器、烟雾传感器、温度传感器等多个类型的传感器，传感器和微电子等多个学科领域，由传感器节点和读节点内的软件包括组网协议和BP算法等，探测器的写器组成。传感器节点可以感知现实世界中的物理传感器节点通过BP算法对采集到的数据进行计算，量，能量有限，工作可靠；读写器具有更充足的能量，直接判断是否发生火灾【4J。主要负责收集传感器节点的信息并发送到控制终端。由DASH7联盟倡导的DASH7技术基于安装有温度传感器的无线传感器网络布线灵活、功耗ISO18000。7标准，采用433．92MHz的ISM频段进行低并能在恶劣环境下工作，在

3、环境监测、温室控制和通信，具有功耗低、通信距离远的特点。采用DASH7冷链监控等领域具有广阔的应用前景。技术的无线信号可穿透墙壁、混凝土和水等物质【5】。目前，无线传感器网络领域已经有国内外学者做因此本文采用DASH7技术构建温度无线传感器网了大量研究工作，并取得成果。周铭等人设计一种超络。作为DASH7联盟的成员，TI公司的CC430系高频无线温度传感系统，该系统传感器节点的控制芯列芯片支持DASH7技术，其中CC430F5137芯片集片采用LPC938，传感器采用数字温度传感器成了MSP430微控制器核和CC1101射频核，采用超DS18B20，精度可以达到0．1

4、25℃，射频模块采用低功耗设计，支持不超过1GHz频率的无线通信，并nRF2401，系统使用了硬件本身提供的低功耗功能实具有射频发射功率可调的功能，非常适合在无线传感现节能】。梁健等人设计一种基于GSM无线传输的器网络中使用。温室温度监控系统，该系统采用GSM通信方式将温本文采用DASH7技术，以CC430F5137芯片为度信息通过手机短信发送给管理人员，管理人员通过主控芯片，设计出温度无线传感器网络。手机短信就可以实现数据查询和参数修改等功能，该2工作原理系统的传感器节点通过有线(RS232总线)通信的方式将采集到的温度数据发送到控制终端[2J。王明合等本文提出的温

5、度无线传感器网络采用星形拓扑人设计一种基于ziee的温度无线传感器网络，该结构，如图1所示，主要由传感器节点和读写器组成。无线传感器网络采用PIC18F4580微控制器芯片和读写器通过无线通信方式访问传感器节点收集温度CC2420无线芯片搭建，工作于2．4GHz频段，采用信息，通过RS232总线与控制终端通信，向控制终Zigbee协议组建星形无线传感器网络，通过分站节点端发送收集到的温度传感器数据。传感器节点通过无将温度探头所采集的温度信息发送到中心节点来实线通信方式应答读写器，通过AD转换获取传感器信2011年第4期自动化与信息工程5息，并将该信息回传到读写器，工作

6、过程如图2所示。LPM0、LPM1、LPM2、LPM3、LPM4。此外芯片具为了实现传感器节点和读写器之间可靠、有效、有ADC模数转换器模块、REF参考电压模块、TimerA快速地进行无线通信，两者之间需要遵循一定的协定时器等等功能。CC430F5137的主要功能模块如图议。传感器节点的能量仅由一块不可充电的电池供3所示。应，非常有限；而读写器的能量来自电网供应。本文提出一种通信协议，也对通信中的能量消耗进行了优圈瓣豳獭目I曩霪圈圈黼ll隧蕊黼璺雕一化，将在第四部分介绍此内容。目髓8黧《l‘l《～誉麓豳■目．『Co●姗1=，1节点图3CC430F5137主要功能结构芯

7、片中的射频核CC1101是一个提供1GHz以下频率的无线通信核，也采用低功耗设计，通过控制．．JCC1101核的时钟源可以将其关闭或者打开，其内部节点硬件结构已经实现射频收发功能。射频核CC1101支图1温度传感器网络拓扑结构持休眠、空闲、发送和接收等状态转换的内部状态机，控制终端谶写霉发射功率在一定范围内可调，具有自动唤醒功能【。CC1101核受MSP430核的控制，二者之间的通信通过四组寄存器RFlAINSTRX、RF1ADIN、RF1ADOUT、RF1AS实现。MSP430核通过RF1AINSTRx向射频核发送命令，通过RF1ADIN向射频核发