WSN多点温度采集系统应用

WSN多点温度采集系统应用

基于WSN多点温度采集系统应用

摘要:本文设计了一个基于无线传感器网络（wsn）的多点温度采

集系统。以cc2430为主控芯片，基于zigbee协议栈构建无线网络

实现主从节点之间温度采集与传输。使用cc2430内部的温度传感

器采集芯片工作温度，对无线传感器网络的工作状态进行监测。

关键词：无线传感器网络；zigbee；cc2430，温度采集

abstract: this paper introduces the design of a wireless

sensor network ( wsn ) multi-point temperature acquisition

system. using cc2430 as main control chip, based on the zigbee

protocol wireless network to realize temperature collection

and transmission between master and slave nodes. using cc2430

internal temperature sensor chip operating temperature, on

the wireless sensor network working condition monitoring.

key words: wireless sensor networkzigbeecc2430temperature

acquisition

中图分类号：tp274文献标识码：a 文章编号：

1课题研究概况

环境温度是许多工业场合的重要参数，研制可靠且实用的温度监

测系统显得非常重要。通常，采用有线网络实现温度监测，具有布

线麻烦、设备随意移动性不强等缺点。无线传感器网络(wsn，

WSN多点温度采集系统应用

wirelesssensornetworks)具有自组织、可快速部署、屏蔽性强、

无人值守等优点。随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信

功能的实现越来越容易，数据传输速率也越来越快，并且逐渐达到

可以与有线网络相媲美的水平。本题目旨在采用wsn设计多点无线

温度采集系统，并通过无线传感器网络将温度数据传输到wsn基站。

2无线传感器网络概述

无线传感器网络（wireless sensor networks，wsn）是当前在国

际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点

研究领域。它综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信和

分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完

成对各种环境或监测对象的信息的实时监侧、感知和采集，这些信

息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终

端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。

2.1 无线传感器网络的特点

无线传感器网络是由大量体积小、成本低，具有无线通信、传感、

数据处理能力的传感器节点组成的，传感器节点一般由传感单元、

处理单元、收发单元、电源单元等功能模块组成。

在无线传感器网络中，大量传感器节点被布置在整个观测区域中，

各个传感器节点将所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信

息融合后传送给用户，数据传送的过程是通过相邻节点接力传送的

方式传送回基站，然后再通过基站以卫星通信或者有线网络连接的

WSN多点温度采集系统应用

方式传送给最终用户。无线传感器网络与其他传统的网络相比有一

些独有的特点：

（1）大规模网络；

（2）自组织网络；

（3）以数据为中心的网络；

（4）应用相关的网络；

（5）无线传感器网络体系结构；

2.2 无线传感器网络的关键技术

无线传感器网络是信息感知与采集和计算模式的一场革命。它作

为一个全新的研究领域在基础理论研究和工程技术研究两个层面

上对科技工作者提出了大量的挑战性研究课题。网络协议、网络安

全、能量管理、数据融合、移动管理、扩展性和健壮性等就是影响

无线传器网络性能的关键技术。

2.3近距离无线通信技术zigbee

zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线传感器技术。它是一种

介于无线标识技术和蓝牙之何的技术提案。它有自己的无线电标

准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器以

接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，

最终这些数据将被传入计算机用于分析或是被另外一种无线技术

收集，通信效率非常高。zigbee是一组基于ieee 802.15无线标准

研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。ieee

WSN多点温度采集系统应用

802.15.4是ieee确定的低速无线个域网的标准，这个标准定义了

物理层和介质访问层。zigbee协议栈的网络层和应用层api由

zigbee联盟进行标准化。zigbee被业界认为是最有可能应用在工

业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统等领域的无线技术。

3基于wsn多点温度采集系统的硬件设计

本文设计的温度采集系统采用zigbee 星型网络拓扑结构，建立了

一个主节点（由多功能液晶扩展板和zigbee无线模块组合而成），

两个从节点（由电池板和zigbee无线模块组合而成）的无线传感

网络, 主要运用了cc2430内部具有温度传感器这一特性，实现温

度数据的无线传输。各个从节点采集节点主控芯片的内部温度，并

通过无线传感网络将各个节点的内部温度依次向主节点发送,主节

点收到温度后经转换，用液晶屏显示出来。

cc2430是chipcon公司推出的用来实现嵌入式zigbee应用的片上

系统。它支持全球通用2.4ghz频段ieee 802.15.4/zigbee协议。

根据芯片内置闪存的不同容量，提供给用户3个版本，即

cc2430-f32/64/128，分别对应内置闪存32/64/128 kb。cc2430片

上系统的功能模块集成了cc2420 rf收发器、增强工业标准。

4 基于wsn多点温度采集系统的软件设计

4.1编程思路

fdma是一个多频率的通信方式，在课题中信道的改变是必要的，

我们将频段设置在2.4ghz上，要改变信道的方法是改变寄存器

WSN多点温度采集系统应用

channr，在改变信道的时候，只需要改变channr的值。

本课题使用三个cc2430无线通讯模块，两个发送模块txl和tx2，

一个接收模块rx。当上电复位后，小灯闪烁二次后，发送模块1和

2的红黄小灯交替闪烁，并发送数据，发送模块1发送的数据为芯

片1内部温度；发送模块2发送的数据为芯片2内部温度。发送模

块就会向接收模块发送数据。

模块tx1和模块tx2在编程时，被强制固定在不同的了频道上，

模块tx1和模块tx2同时向rx模块发送数据包(因为在不同的了频

道上发射，所以在空气中，这些数据包不会发射碰撞，不会出现数

据包的传输错误)。而rx模块时时刻刻地扫描监视空气中不同了频

道，发现有合格的数据包，就会自动进行接收。这就实现了点(rx

模块)对多点(模块txl和模块tx2)的可靠无线数据通讯。

4.2 接收程序

fdma接收程序主要是在两个频道上循环监听，如果有收到发送模

块的信号，就跳到另外一个频道继续监听。

初始化射频部分cc2420和内部cpu，进入接收状态。然后程序进

入主循环部分，等待接收信号，如果接收到数据后，相应的小灯会

闪烁一次，然后改变自己的频道等待接收下一个频道的数据；若没

有接收到数据，相应的小灯不会闪烁，继续监听本频道，若在设定

监听时间内接收到数据则数据接收完跳转到另一 …… 此处隐藏：2638字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……