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基于CC1100的无线传感器网络系统研究

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英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.2 WSN相关技术

1.2.1 WSN概念

1.2.2 WSN特点

1.2.3 WSN关键技术

1.2.4 WSN研究现状

1.2.5 WSN应用领域

1.3本文所做主要工作

第二章系统总体规划与设计

2.1系统整体设计

2.2系统硬件设计

2.2.1传感器节点

2.2.2汇聚节点

2.3系统软件开发

2.4面临的主要技术问题

第三章系统硬件设计

3.1 WSN节点体系结构

3.2传感器节点硬件设计

3.2.1处理器模块

3.2.2无线通信模块

3.2.3温度传感电路

3.2.4供电电路

3.2.5时钟电路

3.3编程调试工具介绍

第四章WSN软件系统

4.1 WSN软件平台

4.1.1 TinyOS和nesC语言

4.1.2 TinyOS组件模型

4.1.3 TinyOS调度机制

4.1.4 TinyOS通信模型

4.1.5 TinyOS能量管理机制

4.2 WSN系统协议设计

4.2.1簇头节点选举和簇的形成

4.2.2簇内分时和休眠机制

4.2.3节点失效及新节点加入

第五章系统驱动开发和性能测试

5.1系统驱动开发

5.1.1无线通信模块CC1100驱动程序

5.1.2温度传感器DS18B20和单总线one-wire

5.2性能测试与分析

5.2.1节点发射距离测试

5.2.2节点波特率测试

5.2.3节点发射功率测试

5.2.4节点功耗测试

第六章总结与展望

6.1设计和研究工作总结

6.2对未来工作的展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和参加的主要科研项目

致 谢

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摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种新型的低功耗、自组织、短距离无线传输技术,可以实现实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据。这些数据通过无线方式发送,并以自组织多跳等多种网络传输方式发送到用户终端。WSN系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳的进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。 本文主要是在无线传感器网络的背景下进行温度监测系统的研究。首先介绍了无线传感器网络的特点、关键技术、研究现状和应用领域等内容;然后通过分析温度监测现场的特点,提出一种适合温度监测的无线传感器网络系统。 接下来详细介绍适合温度监测的无线传感器网络的传感器节点硬件设计,以及无线传感器网络TinyOS操作系统的组件模型、调度机制、通信模型和能量管理机制,并根据温度监测现场环境的特点设计了分簇机制的网络拓扑协议,该协议能够在保证有效采样率的条件下使更多节点进入休眠状态以节省能量,从而有效的延长无线传感器网络的生存时间。在TinyOS系统下使用nesC语言编写无线通信模块、温度传感模块驱动,并设计开发上层应用程序。最后对设计的WSN系统进行测试与仿真,证明该WSN系统满足现场监测的要求,并且在室内外的温度监测中取得良好效果。 在论文的最后,笔者总结了本系统的设计经验,指出了它的局限性,并对未来工作进行展望。

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