基于ADxL345的无线传感网络研究

论文摘要

随着无线通信技术、传感器技术、信息采集和处理技术的飞速发展,无线传感网络能够实时地监测、感知、采集和处理各种环境的信息,并传送这些信息到需要的用户处。因此无线传感网络在国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐救灾等领域,具有十分巨大的应用潜力。本文对基于加速度传感器的无线节点进行了重点研究,提出了基于ADxL345的无线传感网络系统实现方案。本方案可以实现节点方位检测,并对信号进行处理和传送,在无线定位、模式控制、遥控汽车以及一些无线游戏领域都有广泛的应用前景。例如,传统的遥控汽车采用拨弄方向键的方式控制汽车前进、后退或是转向,利用本系统可以不用方向键,而直接调整手柄的向前、向后及侧面的方位倾角实现对汽车的控制,从而使操作者有更加身临其境的感受。节点的主要功能：(1)采集并处理信息。传感器节点控制加速度传感器ADxL345对数据进行采集,通过中断方式读取相应的数据,处理器按照设计的算法对采集的数据进行处理。ADxL345是美国模拟器件公司设计生产一款超低功耗小巧纤薄的3轴加速计,可以对高达±16g的加速度进行高分辨率(13位)测量,它非常适合移动设备应用。(2)无线传输。作为无线网络中的一个节点,传感器节点还担任着路由器的功能,要中转其他节点的信息。本设计中,处理器处理后的数据通过无线传输芯片发送到其他节点或者SINK节点,最终通过SINK的节点的串口发送到上层界面显示。本文首先介绍了无线传感器网络的研究背景、应用价值及国内外研究现状,分析了无线传感器网络的特点,然后在此基础上设计和实现了整个无线传感器网络系统。本系统中,硬件方面：嵌入式处理器选用ATMEGA128L处理器,无线传输模块选用CC1000,加速度传感器采用ADxL345。软件方面：设计了满足课题需求的节点系统、数据处理算法和上层软件系统。本文描述了如何搭建试验平台,详细地规划了试验的流程,对试验的结果进行了总结,指出了课题以后有待进一步发展的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 基本概念
• 1.1.2 研究现状
• 1.1.3 应用前景
• 1.2 WSN和测控系统结合的意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 WSN系统体系结构
• 2.2 节点硬件设计
• 2.2.1 模块连接接口
• 2.2.2 主要芯片介绍及电路设计
• 2.2.3 WSN节点供电方式
• 2.2.4 WSN节点外部接口设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 操作系统设计
• 3.1.1 库介绍
• 3.1.2 数据包格式
• 3.1.3 全局变量及参数说明
• 3.1.4 接口函数
• 3.1.5 辅助功能模块
• 3.1.6 网络协议设计
• 3.1.7 操作系统实现
• 3.2 数据处理算法设计
• 3.2.1 算法设计
• 3.2.2 程序实现
• 3.3 上层软件设计
• 3.3.1 体系结构设计
• 3.3.2 串口设计
• 3.3.3 通信检查及方位指示设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统试验及结果分析
• 4.1 试验目标
• 4.2 平台搭建
• 4.3 编译下载
• 4.3.1 开发编译环境
• 4.3.2 程序的编译下载
• 4.4 试验流程
• 4.4.1 两个节点通信
• 4.4.2 无线传感网络通信
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本课题的主要创新点
• 5.2 本课题的不足和待改进的地方
• 参考文献
• 附录 节点原理图
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录