无线局域网络节点模块的研究与初步实现

论文摘要

在当代日益高速发展的信息科学技术中,制造业的现场数据采集和传输越来越依赖于智能化和网络化。但传统的应用大多是采用有线方式,存在着成本高、现场布设困难等问题。而实现现场数据采集最具发展潜力的方式就是无线通信。与有线方式相比,无线通信具有一系列的优点,特别适用于现场数据采集的系统中。在实际的无线数据采集通信技术应用中,无线通信协议起着至关重要的作用,直接关系到无线通信系统的安全性和误码率以及系统运行的速度。本文在综合评述短距离无线通信技术现实应用现状的基础上,针对有线方式可移动性差、电缆铺设受环境影响大等缺陷,设计并初步实现了一个基于nRF905和AT89C2051的无线局域网络节点模块系统。本文根据实际的要求,对系统做了整体的规划,设计了站的结构,并针对低功耗对系统的主要器件进行了选型。课题完成了服务器终端电路的设计,提出并设计了独立节点的通信协议。本文在软件方面,完成了无线局域网络通信协议以及帧结构的设计;完成了服务器模块与节点通信流程图的设计和程序的编写;完成了独立节点模块入网、退网登记流程图的设计和程序的编写以及独立节点模块数据收发流程图的设计和程序的编写。基于一个基站多个从站的通信要求,本文还设计出了一个小型无线通信网络,同时,完成了硬件电路原理图的设计和制作,并在最后对系统功能进行了测试。本文设计的小型无线局域网络节点模块具有体积小,功耗低,数据传输稳定可靠,抗干扰能力强等优点,可以很好的应用在短距离无线数据传输的场合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的及意义
• 1.2 研究背景和现状
• 1.2.1 数据采集系统的研究背景
• 1.2.2 短距离无线通信技术的的发展和研究现状
• 1.3 本文的主要内容和结构
• 第二章 无线局域网络基本原理及方案设计
• 2.1 无线局域网络基本原理及优点
• 2.1.1 无线局域网络的优点
• 2.1.2 无线局域网络基本原理
• 2.2 无线局域网络整体方案设计
• 2.3 主要器件的选取
• 2.3.1 微处理器的选取
• 2.3.2 无线射频收发芯片的选择
• 2.4 系统的开发方法及开发工具
• 本章小结
• 第三章 无线数据通信模块的设计
• 3.1 无线射频收发芯片的工作原理
• 3.1.1 无线射频收发一体芯片nRF905
• 3.1.2 nRF905 的初始化配置
• 3.1.3 nRF905 工作模式设置
• 3.1.4 微处理器与nRF905 的SPI 通信
• 3.2 无线模块外围电路设计
• 3.3 无线模块通信控制流程的设计
• 本章小结
• 第四章 无线局域网络通信协议的设计
• 4.1 无线网络通信协议的构建
• 4.1.1 网络拓扑结构
• 4.1.2 介质访问控制方法的选择
• 4.1.3 冲突避免的设计
• 4.1.4 差错控制的方式
• 4.2 网络通信过程中使用到的帧的设计
• 4.2.1 控制帧的设计
• 4.2.2 有效数据信息帧的设计
• 4.3 新独立节点的入网、退网的设计
• 4.3.1 新独立节点在入网、退网中用到的帧的设计
• 4.3.2 新独立节点的入网、退网的流程
• 4.4 无线局域网络总体程序设计流程图
• 本章小结
• 第五章 无线局域网络节点模块系统测试
• 5.1 系统实物图
• 5.2 系统性能测试
• 5.2.1 新节点入网测试
• 5.2.2 数据传输测试
• 5.2.3 节点退网测试
• 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕（博）士学位期间发表的学术论文
• 致谢