基于zigbee网络技术的气体无线传感器软硬件设计

论文摘要

石化行业装备庞大、设备复杂、生产任务重、现有安全生产信息手段落后,管理难度大,由于其生产物料的特殊性,一旦发生泄露事故危害性极大。发生事故后,采用信息化的手段利用一种可靠的稳定的传输方式来对事故现场监控系统信息进行实时监控,有效的提高泄露气体信息的实时、准确采集,已迫在眉睫、势在必行,同时也是提高行业管理水平和事故救援的有效途径。本论文对气体无线传感器节点进行了研究,设计了基于Zigbee技术的气体采集无线传输电路模块。主要研究内容及工作成果如下：（1）归纳总结了气体传感器的原理、类型及适用场合,常见信号放大电路的类型及运放芯片使用时应注意的主要参数指标,无线发射技术及常用射频芯片等内容,为气体检测电路的设计奠定了坚实的理论基础。（2）对气体无线传感器的硬件电路部分进行了设计,主要进行了传感器电路模块、测量电路模块、控制及传输模块、电源模块等的设计。该硬件电路具备较高精度、较大范围、普适性强的气体浓度采集能力。（3）在完成传感器电路硬件设计的基础上,进行了AD转换模块、无线传输模块、UART传输模块、上电延时模块等程序功能的编写。并对Zigbee的软件操作系统流程和Z-Stack协议栈进行了介绍,完成了各功能模块的融合。完成了信号的转换、无线发射以及与上位机通信的功能。（4）对硬件电路和软件程序进行了调试,总结了电路调试中出现的问题及注意事项,实际测试了电路使用情况并得出了相关实验数据,达到了预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 石化行业监测的意义
• §1-2 无线传感器网络国内外发展历史及研究现状
• §1-3 论文研究的现实意义
• §1-4 本课题的来源及研究内容
• 第二章 基于zigbee技术的气体无线传感器系统设计系统设计
• §2-1 引言
• §2-2 基于zigbee技术的气体无线传感器总体结构
• 2-2-1 系统总体设计原理
• 2-2-2 系统总体硬件结构图
• §2-3 系统主要功能部分设计原理
• 2-3-1 气体传感器的原理及分类
• 2-3-2 信号放大电路原理及分类
• 2-3-3 无线通信技术
• §2-4 本章小结
• 第三章 气体无线传感器的硬件设计
• §3-1 引言
• §3-2 传感器部分的设计
• 3-2-1 气体传感器的选型
• 3-2-2 传感器加热电路
• 3-2-3 传感器信号检测电路
• §3-3 测量电路部分的设计
• 3-3-1 信号放大电路
• 3-3-2 电压比较电路
• 3-3-3 信号通道自动转换电路
• 3-3-4 信号的噪声处理及滤波电路
• 3-3-5 信号的线性化处理电路
• 3-3-6 其他辅助电路
• §3-4 控制及传输部分的设计
• 3-4-1 无线传感器信号控制及传输芯片的选型
• 3-4-2 CC2430芯片使用电路
• §3-5 电源供电模块的设计
• 3-5-1 电池的选用
• 3-5-2 电源芯片的选型及使用电路
• §3-6 本章小结
• 第四章 气体无线传感器的软件设计
• §4-1 引言
• §4-2 软件系统总体框图
• §4-3 系统各软件模块
• 4-3-1 AD转换模块
• 4-3-2 无线传输模块
• 4-3-3 UART传输模块
• 4-3-4 上电延时模块
• §4-4 TI Z-Stack软件架构
• §4-5 本章小结
• 第五章 气体无线传感器的调试与试验
• §5-1 气体无线传感器的硬件及程序调试
• §5-2 本章小结
• 第六章 结论与展望
• §6-1 结论
• §6-2 展望
• 参考文献
• 致谢