矿井温度参数无线监测系统的研究

论文摘要

在环境监测方面,无线传感器网络技术具有显著的优势。目前,该项技术还处于研究和探索阶段。因此,对无线传感器网络技术的研究,特别是对其工程应用方面的研究具有重大的意义。本课题就是把无线传感器网络技术zigbee的最新研究成果应用到实际工程项目中,提出了一种矿井安全监测系统,实现井下的环境监测功能。以取代传统矿井安全监测系统的总线式数据传输和RFID定位,具有节点布置简易,方便移动,不易损坏,定位精度高以及成本低廉等优势。本文通过对ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等无线通信技术的比较,采用ZigBee技术作为本系统的无线通信方式,深入探讨了该技术的优势。对单片机PIC18LF4620和射频芯片CC2420的功能结构和工作原理进行了研究,用它们设计了ZigBee无线射频模块,完成了智能传感器无线通信平台的硬件搭建。对传感器DS18B20与ZigBee模块的接口进行了设计。给出了无线数据采集系统的整体硬件结构框图,设计了传感器节点和中心节点的温度报警软件程序。在PC机上借助串口调试工具对网络的运行情况进行了实时地监测,检测了预警系统运行结果,测试结果达到了预期的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题的提出
• 2 系统设计的基础知识和总体方案
• 2.1 ZIGBEE 技术
• 2.1.1 zigbee 协议栈
• 2.1.2 zigbee 数据帧
• 2.1.3 一些重要的概念
• 2.2 系统总体方案
• 3 系统硬件设计
• 3.1 硬件系统概述
• 3.2 无线射频芯片模块
• 3.2.1 CC2420 的内部结构及引脚
• 3.2.2 CC2420 的内部存储器区
• 3.2.3 CC2420 的外围电路
• 3.2.4 CC2420 与微处理器的接口
• 3.3 微处理器模块
• 3.3.1 PIC18LF4620 概述
• 3.3.2 PIC18LF4620 的外围电路设计
• 3.4 传感器模块
• 3.4.1 DS18B20 的工作原理
• 3.4.2 DS18B20 和微处理器的接口
• 3.5 连接线路
• 3.5.1 各个模块之间的接口
• 3.5.2 总体接口线路
• 4 系统软件设计
• 4.1 系统文件概述
• 4.2 原语
• 4.3 软件开发环境
• 4.4 RFD 节点的软件设计
• 4.4.1 软件流程图
• 4.4.2 配置文件
• 4.4.3 传感器数据采集文件
• 4.4.4 主应用程序文件
• 4.5 COORDINATOR 节点的软件设计
• 4.5.1 软件流程图
• 4.5.2 配置文件
• 4.5.3 主应用程序文件
• 5 系统测试
• 5.1 串口调试助手
• 5.2 测试过程及结果
• 5.3 遇到的问题及分析
• 5.4 系统在实际应用中的一些考虑
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表的论文