基于无线传感器网络技术论文(精品).docx
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1、基于无线传感器网络技术论文1系统硬件部分设计本文以常用的车载物流经过为研究对象,在货柜中部署传感器节点,来实时监测货物运输经过的相关环境参数,WSN中的会聚节点通过蓝牙传输协议将数据传给作为网关的智能手机,智能手机通过GPS卫星定位将位置信息参加到参数数据中,再通过移动通信网络将数据传输到后台系统中。本论文研究主体为车载部分,其架构如图2所示。1.1传感器节点的设计本系统中,传感器节点的主要任务是实时监测相关环境参数,并对其他节点转发来的数据进行存储和转发,使数据通过WSN传输到会聚节点处,其处理能力、存储能力和通信能力要求不高,因而采用简单节约的设计方案。如图3所示,传感器节点由传感器模块、
2、处理器模块、射频模块、电源模块和外围电路等部分组成。传感器模块负责对所需参数进行采集和模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理传感器模块采集的以及射频模块发送过来的数据。射频模块负责与其他节点之间的通信,对数据进行发送或接收。电源模块负责为整个节点提供运行所需的能量,是决定节点寿命的关键因素之一。外围电路则包括声光电路、复位电路及接口电路等。1处理器模块。处理器模块是传感器节点的核心部分,本设计方案中,处理器选用德州仪器TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135,该处理器采用1.8V-3.6V的低电压供电,能够在低电压下以超低功耗状态工作,非常合适应用在对功耗控制
3、要求甚高的无线传感器网络。该处理器同时拥有较强的处理能力和较丰富的片内资源,拥有16kB闪存、512BRAM、2个16位的定时器、1个通用同步异步接口USART、12位的模数转换器ADC和6个8位并行接口。2射频模块。在无线传感器网络实际应用中,传感器节点既需要发射又需要接收数据,因而本设计方案中的射频模块采用收发一体的无线收发机。射频模块采用Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420,它的工作电压位于2.13.6V之间,收发电流不超过20mA,功耗低;其具有很高的集成度,只需要较少的外围电路就可工作,天线设计采用PCB天线,进一步减小模块体积。CC2420工作在2.4GHz频段上,支持
4、IEEE802.15.4和Zig-Bee协议;采用O-QPSK调制方式,抗邻道干扰能力强;128B接收和128B发射用的数据缓存空间,数据传输速率高达250kb-ps。3传感器模块。传感器节点的数据采集部分根据实际需要选择相应的传感器,如温度、湿度、振动、光敏、压力等传感器。本文的研究重点不在传感器上,因而仅以温湿度传感器作为例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15温湿度传感器,该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一起,输出完全标定的数字信号3。其工作温度范围在-40-123.8之间,其在-20-70范围内,温度测量精度在1以内;湿度范围在0%-100%之间,在10%-90%范围内
5、,湿度测量精度在2%以内。1.2会聚节点的设计在本系统中,会聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据,进行存储和处理后传输到网关节点处,同时,接收来自网关节点的信息,向传感器节点监测任务。会聚节点是连接WSN和外部网络的接口,实现两种协议间的转换,使用户能够访问、获取和配置WSN的资源,对其处理能力、存储能力和通信能力要求较高。而为了与传感器节点匹配,会聚节点的硬件构造与传感器节点基本类似,如图4所示,会聚节点没有传感器模块,增加了存储器模块和蓝牙通信模块。1处理器模块。同样的,处理器模块也是会聚节点的核心部分,主要负责控制整个会聚节点的操作,存储和处理来自射频模块或者蓝牙通信模块的数据,
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