一种基于无线传感器网络技术的无线监控装置

摘要

近年来随着半导体技术、微电子机械系统(MEMS)、通信技术和传感器技术的飞速发展，无线传感器孕育而生，它是一种低成本、低功耗、具有有限计算能力并能执行特定任务的微型传感器，可实现短距离的无线通信，从而完成一些传统传感器系统所无法完成的任务。无线传感器网络(WSN)是由大量具有通信和计算能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的网络，节点间通过无线信道进行数据传输，自组织网络拓扑结构，采用多跳通信方式有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰减和干扰等问题。良好的自组织性、安全性和抗干扰性使得无线传感器网络在军事、工业控制、环境监测、医疗监护、智能家居等方面有着十分广阔的应用前景。 本文主要为工厂型试验室，在设备维护人员精简的情况下，如何实现对重要设备、重要参数的及时监控，提出一种基于无线传感器网络技术的无线解决方案。文章首先分析了无线传感器网络的特点，并对无线传感器网络的节点组成、拓扑形式以及各层协议栈构成进行了介绍。在接下来的内容中介绍了IEEE802.15.4标准，它是无线传感器网络现行的标准，定义了各层之间统一的原语接口和统一的PHY/MAC数据帧格式。结合试验室信号特点，利用基于IEEE802.15.4标准的2.4GHz射频芯片CC2420和ATmega128单片机构造了无线传感器节点模型，其中对信号的转换、接口电路、串口电路和电源电路进行了设计。最后，对节点组网流程和节点发射接收数据流程进行了描述。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2论文研究的背景、目的及意义

1.3论文的组织结构

第二章无线传感器网络概述

2.1无线传感器网络的体系结构

2.1.1网络整体结构

2.1.2网络节点组成

2.1.3网络拓扑结构

2.1.4网络通信协议栈结构

2.2无线传感器网络的性能评价

2.3几种短距离无线通信技术性能比较

2.4本章小结

第三章IEEE802.15.4标准协议体系

3.1 IEEE802.15.4

3.1.1节点分类

3.1.2拓扑生成

3.2物理层(PHY)

3.3数据链路层(MAC)

3.3.1 MAC层结构

3.3.2 MAC层帧格式

3.3.3 MAC层帧类型

3.4路由机制选择

第四章节点组网及发射接收流程设计

4.1节点组网流程

4.1.1网络协调器配置过程

4.1.2从节点入网过程

4.2数据发射接收流程

第五章无线监控装置节点硬件设计

5.1模块选择

5.1.1数据采集单元

5.1.2数据处理单元

5.1.3数据传输单元

5.2信号转换电路设计

5.3 CC2420与ATmega128接口电路设计

5.4电源电路设计

5.5串口电路设计

第六章总结与展望

参考文献

致谢