用于环境监测的无线传感网络硬件节点设计.doc

毕业设计说明书（论文）中文摘要

环境监测是一类无线传感器网络的典型应用。利用该传感器网络，研究人员可以对感兴趣的区域进行不间断的高精度数据搜集。本文通过分析无线传感器网络环境温度采集系统的用户需求和系统需求，确定了系统的软/硬件平台——TinyOS与Telosb，并利用Altium Designer设计了硬件系统中的MSP430中心控制器模块、CC2420无线通讯模块和FT232USB转串口通讯模块等几个关键部分。在分析了几类温度电压采集系统的基础上，利用nesC语言编写下位机软件，实现了无线自组网的构建和无线传感器网络温度电压数据采集系统的设计，并且通过实验验证了系统的有效性和可行性。最后，通过上位机软件与基站节点的通讯，完成了对采集到的环境参数值进行实时显示的功能，并且能够对目的节点的采样频率进行手动调节。整个系统操作方便，扩展性好，具有很高的应用参考价值。

关键词  无线传感器网络，TinyOS，温度，电量，Telosb

 
毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Wireless Sensor Network for environmental monitoring

Abstract
Currently Wireless Sensor Network (WSN) is thought as one of the hottest research areas, and one of its typical applications is environmental monitoring. With the help of WSN，researchers can collect the highly accurate data of certain field. Firstly, the dissertation analyses the requirement of users and system, and determines TinyOS and Telosb as the software and hardware platform of this system. Then, some important parts of Telosb are designed with Altium Designer. Compared with some other kinds of sensor system for temperature and voltage monitoring, programme which is based on nesC, is made to achieve the organization of topology network and the function of the whole system, including definition of data format, module of radio and serial transceiver, etc. Finally, through PC software, researchers can get the real-time data and send command to adjust the frequency of the node they want.

Keywords  WSN TinyOS temperature voltage Telosb

目  次

目  次 I
1 引言 1
1.1 无线传感网络概述 1
1.1.1 无线传感网络概念 1
1.1.2 无线传感网络特点 2
1.2 无线传感器网络环境检测技术 2
1.2.1 环境检测技术简介 2
1.2.2 研究内容 3
2 软硬件实验系统 4
2.1 硬件平台搭建 4
2.1.1 无线传感网络硬件平台的选择 4
2.1.2 Telosb节点简介 6
2.2 无线节点编程方法 7
2.2.1 nesC语言 7
2.2.2 TinyOS操作系统体系结构 7
2.2.3 TinyOS操作系统接口部分 8
2.2.4 TinyOS操作系统组件和模块部分 8
2.2.5 TinyOS操作系统设计思路 9
3 基于无线传感器网络的环境检测技术 9
3.1 基于MSP430的温度检测技术 9
3.1.1 MSP430芯片 9
3.1.2 温度检测误差及修正 11
3.1.3 MSP430测温程序设计 12
3.2 基于热敏电阻MF52A的温度检测 13
3.2.1 MF52A热敏电阻及硬件电路 13
3.2.2 MF52A测温程序设计 14
3.3 基于Telosb节点的内部电压检测 16
3.3.1 MSP430测压程序设计 16
3.4 节点采样频率的可调 17
3.4.1 实现节点采样频率可调的程序设计 17
4 无线拓扑网络的搭建 19
4.1 无线通讯设计 19
4.1.1 CC2420芯片 19
4.1.2 CC2420无线通讯程序设计 20
4.2 串口通讯设计 22
4.2.1 FT232芯片与RS232串口通讯 22
4.2.2 CRC验证码 24
4.3 无线自组网的构建 26
4.3.1 无线传感网络的拓扑发现 26
4.3.2 构建无线自组网的程序设计 27
5 上位机软件的设计 29
5.1 上位机数据采集软件设计 29
5.1.1 概述 29
5.1.2 结合硬件平台的实验（1）——构建无线自组网 31
5.1.3 结合硬件平台的实验（2）——温度采集系统 35
结  论 37
致  谢 38
参 考 文 献 39
附 录 41