工业无线传感器网络智能节点研究与设计

论文摘要

近年来,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)已经得到了全世界范围越来越多的关注。WSN的节点具有很小的体积,很低的成本以及有限的运算能力和存储空间。节点间通过无线信道进行通信,并通过自组织的方式组成网络,网络中的节点协作感知周围环境信息,并将结果发送给用户。本文设计了基于德州仪器(TI)CC2430芯片的可用于工业现场的WSN节点和网关并完成了网络管理流程的设计。节点可以通过RS232,RS485与传感器通信,并通过无线信道与网关通信。网关负责网络的构建和维护,并负责完成其他网络与WSN之间协议转换。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 无线传感器网络的概念
• 1.2 无线传感器网络的国内外研究动态
• 1.3 无线传感器网络在工业上的应用
• 1.4 本文的主要内容和结构
• 第二章 无线传感器网络技术
• 2.1 无线传感器网络的体系结构
• 2.1.1 无线传感器网络的拓扑结构
• 2.1.2 无线传感器网络的传感器节点结构
• 2.1.3 无线传感器网络的协议栈
• 2.2 无线传感器网络的特点
• 2.3 典型短距离无线通信网络技术
• 2.3.1 几种短距离无线通信技术
• 2.3.2 短距离无线通信技术的比较
• 第三章 IEEE802.15.4/ZIGBEE
• 3.1 IEEE802.15.4标准
• 3.1.1 IEEE802.15.4简介
• 3.1.2 物理层规范
• 3.1.3 MAC层规范
• 3.2 支持IEEE802.15.4/ZIGBEE标准的射频芯片介绍
• 3.2.1 TI射频芯片CC2430/31
• 3.2.2 Freescale射频芯片MC1321x系列
• 3.2.3 Microchip射频芯片MRF24J40
• 3.2.4 JENNIC射频芯片JN5139
• 3.2.5 Ember射频芯片EM250
• 3.3 选择TI CC2430芯片的理由
• 3.3.1 无线微控制器芯片性能比较
• 3.3.2 协议栈支持
• 第四章 工业无线传感器网络节点硬件设计
• 4.1 工业无线传感器网络节点的设计方案
• 4.2 CC2430模块硬件设计
• 4.2.1 CC2430引脚分布
• 4.2.2 晶振电路设计
• 4.2.3 射频天线电路设计
• 4.2.4 电源分配电路
• 4.3 传感器连接板硬件设计
• 4.3.1 电源管理模块
• 4.3.2 CC2430模块及调试模块接口
• 4.3.3 信号隔离模块
• 4.3.4 串行通信模块
• 第五章 工业无线传感器网络网关硬件设计
• 5.1 工业无线传感器网络网关的设计方案
• 5.2 ARM7微控制器介绍
• 5.3 主电路硬件设计
• 5.3.1 存储器电路
• 5.3.2 UART扩展
• 5.3.3 输入设备及显示设备接口
• 5.3.4 接口电路
• 5.4 其他模块硬件设计
• 5.4.1 GSM模块设计
• 5.4.2 RS485通信模块设计
• 5.4.3 AC-DC开关电源模块设计
• 5.5 工业无线传感器网络硬件平台的低功耗与抗干扰措施
• 5.5.1 低功耗措施
• 5.5.2 抗干扰措施
• 第六章 工业无线传感器网络协议栈应用
• 6.1 设备启动流程
• 6.2 网络管理流程
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况