基于NRF905的无线粮仓温湿度测控系统的研究与设计

论文摘要

无线传感器网络,被成为未来全球三大高科技产业之一,其重要性并不亚于因特网。它提高了人们与现实世界的远程交互能力,具有低成本、低能耗、分布式和自组织等特点,将被广泛应用于军事、医疗、工业等领域,对环境监测技术的提高起到至关重要的作用。但是,就目前的发展现状而言,无限传感器网络还处于初级发展阶段,有许多问题有待解决。如连接传感器的节点少、传感器价格还不算低廉、系统功耗较大、自组织和自修复能力较差等。本系统以粮仓监测为背景,研究一种使用简单、低功耗传输距离相对较远,传输速度快的无线监测系统。重点研究温度传感器DS18B20的更新问题,提出一种新的软、硬件设计方法。当更换DS18B20时,不再需要专业人员修改软件程序,只需将写有相同层信息的DS18B20接入更换位置,系统便可自动识别。这样,极大地降低人工维护费用,方便非技术人员操作。由于传感器节点一般采用电池供电,因此,降低能耗也是系统研究的一个重点。首先,系统均选用低功耗芯片。微控制器选用AVR RISC结构的低功耗8位微控制器——ATmega16,该芯片有6个可以通过软件编程进行选择的省电模式;无线收发器选用挪威(Nordic VLSI)公司推出的NRF905,该单片射频收发芯片在结束收、发数据后,可以编程进入节电模式,电流消耗仅为2.5。其次,在软件编程方面引入休眠机制,当系统处于非工作状态时,所有芯片处于休眠模式,最大限度的降低能耗。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 粮情监测技术的国内外发展现状
• §1-2 无线传感器网络概述
• §1-3 本课题研究的主要内容
• §1-4 本课题的创新性
• §1-5 本章小结
• 第二章 系统的总体设计方案
• §2-1 系统的总体结构及功能说明
• §2-2 系统方案选择
• 2-2-1 传感器选择
• 2-2-2 无线通信技术选择
• §2-3 本章小结
• 第三章 系统硬件电路设计
• §3-1 系统硬件设计的总体框架
• §3-2 数据采集硬件电路设计
• 3-2-1 数字式温度传感器DS18820
• 3-2-2 微控制器—Atmega16
• 3-2-3 数字式湿度传感器—SHT75
• 3-2-4 传统的温度采集电路设计
• 3-2-5 改进的温度采集电路设计
• 3-2-6 湿度采集电路设计
• 3-2-7 仿真结果
• §3-3 无线收发电路设计
• 3-3-1 无线收发芯片－NRF905
• 3-3-2 微控制器控制射频收发单元接口电路
• §3-4 微控制器与PC机通信
• 3-4-1 通信简介
• 3-4-2 RS-232 简介
• 3-4-3 电平转换芯片－MAX232
• §3-5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• §4-1 系统软件设计总体框架
• §4-2 温湿度传感器控制程序设计
• 4-2-1 微控制器控制温度传感器
• 4-2-2 微控制器控制湿度传感器
• §4-3 无线传输程序设计
• 4-3-1 初始化工作
• 4-3-2 无线接收程序设计
• 4-3-3 无线发送程序设计
• 4-3-4 休眠机制
• §4-4 上位机控制软件设计
• 4-4-1 PC 机控制软件设计
• §4-5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• §5-1 总结
• §5-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果