fei无线传感网络节点设计
数字通信课程设计
—无线传感网络节点设计
学生姓名：郜飞飞
专业：电子信息工程
班级： D0742
学号： 26
指导教师：李悦安晓峰
实验地点：新实验楼
目录
前言 (3)
第一章设计目的与任务 (4)
1.1 设计目的 (4)
1.2 设计任务 (4)
1.3 使用说明 (4)
第二章总方案设计及论证 (5)
2.1系统构架总框图 (5)
2.2遥控系统设计 (5)
2.3 电源系统设计 (10)
第三章整机原理 (13)
3.1 整机原理图 (13)
3.2 整机原理说明 (14)
第四章系统调试 (15)
4.1 遥控输入输出对应关系表 (15)
第五章总结 (16)
参考资料 (17)
前言
随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民紧经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。
为了给费者提供更多的方便，我们设计了一款无线遥控节能灯，可以实现中远程控制。当按下遥控A键时一盏灯亮，再按一次灯灭，当按下遥控B键时两盏灯亮，再按一次灯灭，以此类推。
本次设计的基于AT89C2051多路无线遥控节能灯控制器分别由电源部分，发射部分，接收部分，控制部分和驱动部分组成。电路具有高保密度遥控距离员工性能稳定可靠和静态功耗低等特点，实现对多路等的开关进行控制，遥控价格低廉，工作稳定可靠，且空间体积小外形美观，共有四个按键。
通过本次的设计使学生能够全面的巩固和应用数字电路和模拟电路的基本理论知识，设计简单使用的电力电子控制器件，解决生活中的实际问题。培养学生独立思考问题，解决问题和分析问题的能力。根据提出的问题，探索不一样的设计方案。优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题界却问题起到启蒙作用。通过查找资料使学生了解电子技术发展的动向，启迪思维，开拓视野。
此设计具有一定的实用性，广泛应用于日常生活中，有一定的节能功能.
无线传感器网络是由多个带有传感器、数据处理单元和通信模块的节点组织而成的网络，因为在军事、工业、医疗、农业等领域的巨大应用前景而成为近年来的研究热点。由于无线传感器节点通常工作在人们难以触及的环境中，并且节点能量有限，难以补充，所以降低功耗、延长使用寿命成为无线传感器网络设计的核心问题。因此，传感器网络的体系结构、通信协议、算法、电路和感知都必须满足能量有效性。就降低单个无线传感器节点功耗而言，除在硬件设计时采用低功耗元件外，动态功率管理(Dynamic Power Management，DPM)和动态电压调节(Dynamic Voltage Supply，DVS)都能有效地降低系统功耗。DPM的基本原理是传感器节点内部各个设备根据需求在不同工作状态下进行转换，减少节点不必要的开支，DPM能尽可能使系统各部分运行在节能模式下，从而降低系统功耗。本文从低功耗设计的角度出发，介绍了无线传感器节点系统组成，分析了DPM原理及其算法，研究了混合自动控制并对其进行改进，最后通过在MSP430和nRF905 无线加速度传感器系统中介绍了改进的混合自动控制算法的应用。
第一章设计目的与任务
1.1 设计目的
1) 使学生能够全面的巩固和应用数字电路和模拟电路的基本理论知识，设计简单使用的电力电子控制器件，解决生活中的实际问题。
2) 培养学生独立思考问题，解决问题和分析问题的能力。根据提出的问题，探索不一样的设计方案。优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题界却问题起到启蒙作用。
1.2 设计任务
本次设计应完成《多路无线遥控灯节能控制器》电路系统设计，主要包括无线遥控收发，编码，转换，驱动以及电源电路等，变传统的拉式，按键等开关用线，施工麻烦等缺点，可以方便使用者的控制。为此要求：
1)充分论证的基础上，确定整机总体方案图；
2)设计单元电路,并在保证各单元电路的前提下,优化技术指标,减少成本;
3)绘制整机电路原理图,并叙述其工作原理过程;
4)关键元器件的虚悬则说明和计算,列出元器件目录;
5)根据个人情况,收发电路可使用F05,编辑电路使用
1.3 使用说明
本设计由四个按键遥控器和四个继电器的接受组件两部分组成，电路采用高稳定无线电收发模块和遥控专用解码电路，不受方向限制，具有保密度高，遥控距离远，性能稳定可靠和静电功耗低等特点，实现里对四路灯的开关控制，遥控价格低廉，遥控器体积小，外观优美共有四个按键。
第二章总方案设计及论证
2.1系统构架总框图
我们将系统划分为四大系统：单片机控制系统、遥控系统、驱动系统和电源系统模块，其总框图如图1所示。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案进行论证，以便选取较好方案来实现。
图1系统构架总框图
2.2遥控系统设计
遥控系统设计主要分为：发射部分、接收部分设计。
在第一章课题分析中，我们已经决定采用无线电收发的方式来进行遥控，下面我们将针对无线电收发的方式来设计遥控系统。
发射部分：
（1）遥控系统设方框图：
（2）编码发射
编码发射部分电路原理图：
编码芯片采用CCS2520
芯片CCS2520发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片CCS2520接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续
发射。当发射机没有按键按下时，CCS2520不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，CCS2520得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于CCS2520的17脚输出的数字信号。
编码芯片CCS2520特点:
?CMOS工艺制造，低功耗
?外部元器件少
?RC振荡电阻
?工作电压范围宽：2.6-15v
?数据最多可达6位
?地址码最多可达531441种
编码器采用CCS2520振荡电阻取3.3M效果较好。17脚无信号输出时，FO5B
不工作发射电流为零；当14脚为低电平时，17脚输出已设定的编码脉冲对
FO5B进行调制发射，通过测试F05B工作电流可大致判断F05B是否处于正常
发射状态,空码时加天线时发射电流约6mA左右，调整R2可调整发射电流，
在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡
频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长. CCS2520是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编
解码电路，cc2520最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,
接低电平),任意组合可提供531441 地址码,CCS2520最多可有6 位(D0-D5)
数据端管脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，可用于无线遥控发射
电路。
发射模块
发射部分电路主要由无线电数据发射模块F05B和编码芯片CCS2520组成.
发射模块采用F05B的理由：
在满足接收单元主要技术参数要求下有如下优点：
◆频率一致性较好，又免调试，
◆具有较宽的工作电压范围及低功耗特性
◆具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA
发射模块F05B性能参数：
◆发射频率：315M 300M 433M
◆工作电压：3-12V
◆发射电流：2-10mA
◆发射功率：10mW
◆频率稳定度：10-5 (声表稳频)
◆工作温度：-40℃-+60℃
◆体积：8×32×6mm（高×宽×厚)
应用发射模块F05B应注意事项：
FO5B是采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试，一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。F05B具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，当发射电压为3V时，发射电流约2mA，发射功率较小，12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA，大于l2V直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高。FO5B采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止，发射电流降为零，数据信号与FO5B用电阻而不能用电容耦合，否则FO5B将不能正常工作。数据电平应接近F05B的实际工作电压以获得较高的调制效果，FO5B 对过宽的调制信号易引起调制效率下降，收发距离变近。当高电平脉冲宽度在0.08-1ms时发射效果较好，大于1ms后效率开始下降；当低电平区大于10ms，接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。如采用CPU编译码可在数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰，若是通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于10ms。FO5B输入端平时应处于低电平状态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过FO5的工作电压。
F05B天线长度可从0-250mm选用，也可无天线发射，但发射效率下降FO5B 应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌而停振。FO5B发射距离与调制信号頻率幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机灵敏度及收发环境有关。FO5B用PT2262编码器加240mm小拉杆天线在开阔区最大发射距离约250米，在障碍区相对要近，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。如需更远的可靠距离，可在FO5的输出端增加一级射频功率放大器。
（3）接收解码
接收部分应由无线数据接收模块J05B和解码芯片mp430PT组成.这是因为接收模块J05B是和发射模块F05B配合使用，解码芯片mp430是和编码芯片cc2520配合使用的.
解码器mp430震荡器电阻取680K,编码器应为3.3M,17脚为解码有效指示端.解码时输出直流高电平,可驱动一支LED发光指示.8,10—13脚为五路数据输出,与cc2520对应.
2.3 电源系统设计
电源系统主要分四部分：降压、整流、滤波、稳压。
(1)降压电路
由于PT2272需要3~8V直流电压，因此需要50Hz,220V的交流电压降到所需要的电压,有为了使后级的三端温压器能正常工作,在本电路中选用变压器降压初级为220V,次级为9V.
(2)整流电路
利用二极管的单向导电性将交流电压变为脉动直流电压,本电路选用的是桥试整流电路.
它由四个二极管作为整流元件,连接成电桥形式,VD1和VD2的阳极连接在一起,该处输出直流电压正极,同时,VD3和VD4的阳极接在一起,该处输出直流电压的负极.电桥的另两端加入待整流的交流电压.电压的输出平均植是U0=0.9U2流过二极管,因为VD1,VD2,VD3和VD4的导通时间均为半个周期.故流过每个管子的负载电流的一半.
IVD=1/2I0=0.45U2/RL
(3)滤波电路
整流电路的输出电压是单向脉动电流,但因脉动较大,含有较多的交流成分, 不能给电子设备供电,为了输出较为平滑的支流电压,需在整流电路后设有滤波电路.这里采用的是电容滤波.
从电容特性来看,由于电容两端的电压不能突变,因此,若将一大容量的电容与负载并联,则负载两端的电压也不会突变,使得输出的电压得以平滑,从而实现滤波的目的.
滤波后不但脉动减小,且输出电压的平均值也有所提高,电容滤波简单波纹小,缺点是输出特性差,试于电流小的电路中.
(4)稳压电路
交流电经整流滤波能得到平滑的直流电压,但是的输出电网电压波动和负载变化时,输出的电压也随之变化.因此还需要一个稳压电路使输出电压的电网波动和负载变化基本稳定在某一值.这里选用三端稳压器.
电容C1在输入较长时抵消其电感效应,以防止产生自激震荡;C2是为了消除电路高频燥声,改善负载的瞬间响应.
注:在选用三端稳压器时应注意以下事项：
◆最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值
◆最小输入输出电压差即保证稳压器正常工作所需要的最小输入输出电压差.
◆最大输入电流是指稳压器安全工作时允许的最大输出电流
◆为保证稳压器正常工作,最小输出的电压差至少为2~3V.
第三章整机原理
我们将整个设计划分为四大系统：即单片机控制系统、遥控系统、驱动系统和电源系统，来实现三大功能:即发射、接受和控制。
3.1 整机原理图
3.2 整机原理说明
（1）发射部分
首先，发射部分采用了编码器CCS2520和无线电发射模块F05B，无线电发射部分采用的是新型的12V干电池提供的工作电压。当发射机没有按键按下
时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，CCS2520得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号。
注意：
17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当
17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收
控于PT2262的17脚输出的数字信号
（2）接收部分
接收部分采用了与发射部分配套的译码器PT2272与接收模块J05B。其电
源由变压器220V转变为9V，通过整流桥整流，电容进行滤波，稳压管稳压得
到直流的5V电压。当J05B接收到发射的高频信号时，第二管脚输出信号并直
接送入PT2272解码器的 14脚进行解码。若PT2272地址端的电平高低与发射
机的地址码相同时，其解码输出有效端的17脚就输出与发射机按键时间同步的
高平。
按下A时，PT2262得电，17为高电平输出数据并使F05B发射315MHZ的
信号。J05收到该信号2脚输出信号送入PT2272的14脚进行解码，得到该解
码信号的高点平。
（3）控制部分：
芯片 MP430的P1口是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口，输入口为P1.0—P1.3，输出为P1.4—P1.7，PT2272的输出管脚13脚接在P1.0口上。
根据以下程序，P1.0=1，执行转移至L1，然后R1加1，若它= #01H，则向下执行，P1.4就会置1，P1.5P1.6P1.7就会置0，通过二极管，这时三极管饱和导通，继电器线圈带电，触点吸合，实现1个灯亮。若再按下A时，此时，R1的值变为#02，≠01H，则执行MAIN，此时灯灭。
当按下B时，CCS2520得电，17脚为高电平输出数据并使F05B发出315MHZ 的信号。J05B收到该信号2脚输出信号送入PT2272的14脚进行解码，得到该解码信号为高点平，通过PT2272的12脚，根据程序，P1.1=1，执行转移至L2，然后R2加1，若它= #1H，则向下执行，P1.4P1.5就会置1
第四章系统调试
经过了硬件和软件的设计后，在理论上已经达到了设计的要求，可是要确保遥控性能的稳定，实现大批量生产，就需要我们对遥控的开关量功能和遥控的稳定性进行测试。
4.1 遥控输入输出对应关系表
经过反复多轮测试，实际输入输出量与上表完全吻合，设计成功，可生产并投入使用。
第五章总结
时间的车轮滚滚向前，转眼间，三年的大学生活就要结束了。在即将离开校园，踏上社会，搏击人生的最后一刻，我们将对自己做最后一次的考验。
本次毕业设计课题是《基于AT89C2051四路无线遥控节能灯控制器》。经了一个多月的资料查询与反复论证，本设计终于顺利完成。
在本次设计过程中，给我最大的感言就是：书到用时方恨少。有些设计常识竟然不明白，看似很简单的原理电路，要动手把它给设计出来，也是不太容易的。主要原因是我们平时没有动手设计过电路，还有在校期间没有为自己整理出一手详尽的电路资料，导致在设计初期忙乱而没有实质性的进展。这就要求我们在以后的学习生活中，加强这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的情况、环境都联系起来，解决现实存在的问题。更切和实际的说，就是我们要在新的工作岗位上，处处留心，勤于思考，善于总结，给自己准备一手资料，以便自己在工作中能得心应手。
通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；通过使用Protel 99 se ,让我重新温习了有关设计软件，也对电子设计软件有了新的认识。
经过本次设计使我对大学三年期间所学习到的知识有了更深刻的认识和理解，在一定程度上培养了自己独立思考、不畏困难、迎难而上的精神，坚定了人生的信念。
最后，衷心的感谢在本次设计中给予我们耐心指导的李老师，感谢在本次设计中各位组员的积极配合。
参考资料
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（2）霍雷一种新的无线网络通信技术Zigbee.单片机与嵌入式系统应用.2006, 1：12～14
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（4）蒋垫，曹长修，纪强军.基于ZigBee技术的温度控制系统的实现.自动化博览.2006.6: 36-38
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智能家居系统中无线传感器网络的设计
智能家居系统中无线传感器网络的设计 智能家居系统中无线传感器网络的设计 随着时代的发展，人们将更多的注意力放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，从而 出现了智能家居的概念。智能家居控制系统使人们可以对家居内的任意电器进行数字化控制，利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起，进行集中管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。本文以ZigBee技术对智能家居内部进行无线网络组网，通 过ZigBee无线传感器网络节点的设计，实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。1Zigbee技术ZigBee技术是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术，遵循IEEE802．15.4标准。它专注于低速率传输控制，网络容量大，时延短，提供数据完整性检查， 加密算法采用AES-128，网络扩充性强，有效覆盖范围为10～75m，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭环境，通信频率采用2．4GHz 免执照频段。ZigBee是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802.15.4仅定义了MAC层和物理层协议，而ZigBee联盟则对其网络层和应用层进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。2系统结构设计无线传感器网络系统主要由传感器、CC2430无线模块构成，结构图。 无线传感器网络采用树状结构，网络中有一个协调器，负责整个网络中数据的处理、转发以及网络的管理。终端节点(传感器节点)上电复位后，会搜索协调器节点，当能够搜索到协调器时，直接申请加入网络。当终端节点搜索不到协调器时，这时就会通过路由器节点找到协调器来加入网络。加入网络后保持待机状态，当有数据需要发送时，按照组网时的路径来收发数据信息。协调器通过串口与PC机相连，利用超级终端实现发送命令或者显示数据。3硬件电路设计本文设计的无线传感器网络系统的硬件结构主要由协调器模块，路由器模块，传感器模块，串口转换模块，供电模块以及PC机等组成。其中协调器、路由器、传感器3个模块作为主要的无线通信模块，由主控芯片CC2430作为数据处理以及无线收发器。其系统硬件电路结构示意图。3．1主控芯片选用CC2430芯片作为无线收发器和数据处理及控制器。CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器。它采用增强型8051MCU、32／64／128kB 闪存、8kBSRAM等高性能模块，还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器。32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I／O引脚。3．2无线模块设计1)协调器模块协调器节点由电压转换模块、按键模块、LCD模块、LED指示灯、时钟、处理器CC2430、天线等部分组成。CC2430的工作电压为3～3．3V，所以要用电压转换模块把电压从5V降低到3．3V左右；LED指示灯用来显示协调器节点网络状态信息(如是否组网成功)；LCD模块是用户和传感器网络的交互界面，用来显示功最长能菜单，用户通过按键来选择功能菜单。其电路图。 2)传感器模块与路由器模块传感器模块亦即是终端节点模块，由传感器、处理器CC2430、天线、LED指示灯、时钟等部分组成。LED指示灯由P1．0、P1．1口控制。传感器模块就是在协调器模块的基础上去掉了LCD，而加入了传感器。传感器选用了DHT11温湿度传感器，与P0．0口相连，来负责数据采集。路由器模块与传感器模块的硬件电路相同，只是在编程实现功能上有所不同。4无线网络系统软件设计在ZigBee网络中，只有那些可以成为ZigBee协调器的设备才能建立新网络。协调器首先执行信道扫描，如果发现了一个合适的
无线传感器网络的特点
无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传
感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，
从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。
无线传感器网络节点定位技术
无级变速与自动变速简介 无级变速系统(CVT--continuously variable transmission)。 它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形带轮上，带轮的外 径大小靠油压大小进行无级的变化。起步时，主动带轮直径变为最大直径，而被动 带轮变为最小，实现较高的传动比。随着车速的增加和各个传感器信号的变化，电 脑控制系统来断定控制两个带轮的控制油压，最终改变带轮直径的连续变化，从而 在整个变速过程中达到无级变速。 而锥形带轮之间的传动带，在过去的一段时间，由于材质的原因，所受的拉力 有限，所能承受的扭矩有限，只能用在摩托车式小排量车上。近些年来，随着材料 技术、加工工艺的不断提高，生产出特殊材料制造的刚制传动带和锥型带轮。彻底 实现了大功率、大扭矩轿车的要求。 CVT最大的特点是无级控制输出的速比，在行驶中达到行云流水的感觉，从而 没有了换档的感觉。乘员感觉不到换档冲击，动力衔接连贯。这样CVT在行驶时增 加了舒适性，加速也会比自动变速器快。 CVT与传统变速器的区别 大家经常都有看汽车杂志或者是汽车广告的宣传片，其中说到汽车参数的时候，会碰到一个术语－－CVT，普通人经常把自动档变速器和无级变速器(CVT)两个概念 混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。CVT结构比传统的变速器简单、体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。旧款的CVT多用橡胶皮带制成，但它的缺点是受力有限，容易打滑因此只能用在一 些摩托车和微型车上，由于制造工艺技术的改良，现在也应用于中型汽车了，在这 方面比较领先的是奥迪和日产，以奥迪为例，厂方就针对传统的CVT在斜坡上容易 后溜以及行驶中的橡皮筋现象进行了改良，在1999年底正式推出Multitronic，除了 以油冷式多片离合器代替扭力转换器以减少动力流失以外，还有两方面底改进，包 括采用金属片链和宽齿比的滑轮组。这条金属片链由1025块金属片和75对串针组成，最大可以承受300牛·米的峰值扭力，而传统的V型钢带只可承受200牛·米的 扭力，真是一个天一个地。 另外，Multitronic还有很宽地传动比，介于2.400到0.395之间，相对于传统 的变速箱，甚至是手动变速箱，有较高的灵活性，令加速更加顺畅。而且，在增加 和删除手动变速模式的时候，工作变得轻松简单得多，因为只需要更改电脑程序， 即可更改齿轮的比例和半径，根本不需要大动刀枪来更换齿轮。所以，一款CVT变 速箱可以和多台不同类型不同输出特性的引擎配合使用。 Multitronic的还有一项特点就是装置了扭力感应器，确保滑轮夹以适当的力量 夹住金属片链，因为过大的夹力会抵消一部分动力，白白的浪费掉，而且也会加速
无线传感器网络系统的设计思路
无线传感器网络系统的设计思路 一、无线传感器网络技术应用广泛，百花齐放 无线传感器和传感器网络，是具有非常广泛的市场前景，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。 无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，在工业、农业、军事、环境、医疗，数字家庭，绿色节能，智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值，无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。图一是无线传感器应用示意。 由于无线传感器和无线传感器网络巨大的市场和应用前景，所以目前全世界许多公司都推出了各自的无线传感器网络。这些技术百花齐放，各有千秋，但是这些技术之间，几乎不能相互兼容和互通。 目前正在开发中的各种无线传感器技术，从这个图我们可以看到，不同的无线传感器网络，最终都是希望实现和互联网的通讯，这可能是这些传感器网络最终交汇的通道。 二、如何选择合适的无线传感器技术 无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。无线传感器收发芯片而言，IEEE 802.15.4能为无线传感器应用提供最佳方案，这是因为IEEE 802.15.4规范可能是主要且可能唯一的实用标准。目前全球有多家公司提供这方面的收发芯片。像TI 公司的CC2420/CC2520等芯片都特别适用于钮扣电池和低电能应用的低功耗特性。 实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采用多芯片方案，，由一个无线收发芯片和一个微控制器(单片机)组成，微处理器可以采用低功耗的MSP430，无线芯片可以采用CC2520/CC2420等。 随着技术不断发展，已经有越来越多的公司，将无线收发器芯片和微控制器和无线收发器做成了一个片上系统(SoC)，例如TI公司采用8051内核的CC2430/CC2431等ZigBee无线单片机，随着无线传感器网络对计算能力提高要求，最近Freescale公司也推出了ARM内核的32位ZigBee无线单片机。使用这些SoC无线单片机设计无线传感器网络，将使无线传感器节点具有更小的体积，更低的功耗和更低的价格；TI公司在国内的技术合作伙伴无线龙科技公司等，也同时提供这些芯片，开发工具的相关技术支持。 无线传感器网络构架第二部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软件协议栈(network stack)，网络堆栈有两个职责。首先它必须要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自恢复的能力；网络堆栈的第二个职能是要具有很强的路由算法能力，确保信息可靠高效地通过各种网络拓扑(星状/网状等等)从源节点(如果现有，可以通过成百上千路由节点)发送到目标节点。确保通讯的实时性要求。 ZigBee联盟是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织。也是目前世界是最大的，基于IEEE 802.15.4平台的网络软件协议栈标准提供联盟。 该组织从ZigBee2004、ZigBee2006、ZigBee2007不断发展，目前提供的两个网络栈是：ZigBee和ZigBee PRO。从使用角度看ZigBee堆栈很适合一般包含十到几百个节点的小型网络。而ZigBee PRO是ZigBee超集，它增加了一些功能，可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的无线干扰，而且可以适应更大型的网络和具有更加可靠的路由通讯算法和无线通讯可靠性。 无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种根据用户现有开发的软件代码，
基于无线传感技术的网络路由器端口设计
收稿日期:2012-02-06;修订日期:2012-10-18 作者简介:潘宁（1978-），女,河南信阳人，硕士，讲师，研究方向：网络安全。0前言网络传输的速率日渐提升，传输的方式也从有线到无线，种种的技术与适配卡的变迁，对于路由器（Router ）的负荷必定造成相当的冲击。因此必须要有一强大的管理机制对路由器善尽的管理。现阶段因特网的状况是比较复杂的，如带宽参差不齐、延迟时间大、不稳定。如何在因特网上保证用户的传输质量就成为一个不容忽视的重要问题，必须要有完善的管理机制对路由器进行管理。文中分析了基于无线传感器技术的网络路由器的工作原理，分析了其中端口设计的关键技术[1]。1无线网络环境中所使用的路由协议 无线传感器网络体系结构是网络的协议分层和 网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。无线传感器网络路由协议的任务是在传感器节点和汇聚节点之间建立路由，可靠地传递数据。由于无线传感器网络资源严重受限，因此路由协议要遵循的设计原则包括不能执行太复杂的计算、 不能在节点保存太多的状态信息、 节点间不能交换太多的路由信息等。 为了有效地完成上述任务，已提出的很多种路由协议大都利用了无线传感器网络的以下特点：①传感器节点按照数据属性寻址，而不是IP 寻址；②第32卷第2期2013年2期煤炭技术Coal Technology Vol.32,No.02February,2013 基于无线传感技术的网络路由器端口设计 潘 宁，何少情（郑州旅游职业学院，郑州450009）摘要:网络传输的速率日渐提升，传输的方式也从有线到无线，种种的技术与适配卡的变迁，对于路由器的负荷 必定造成相当的冲击。因此必须要有完善的管理机制对路由器进行管理。文章分析了基于无线传感器技术的网络 路由器的工作原理，阐述了其中端口设计的关键技术。 关键词:无线传感技术；网络路由；端口 中图分类号:TP212文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2013）02-0036-03 Design of Network Router Port Based on Wirdess Seusor Technology PAN Ning,HE Shao-qing （Zhengzhou Tourism College,Zhengzhou 450009,China ） Abstract:Network transmission speed is increasingly being transmission from limited to wireless, various technical changes adapter for router load must cause a considerable impact.Therefore there must be a sound management mechanism to manage the router.This paper analyzes the network router based on wireless sensor technology works on which port design of key technologies. Key words:wireless sensor technology;network routing;port 少工作面的涌水量对运作的不利影响，最后再关闭 射流泵和抽真空控制阀。停泵过程中先关电动闸阀，再关水泵电机，这样更能保障作业后的安全性，也为下一次作业前的准备工作避免了不必要的麻烦。 PLC 控制水泵编程方式具有简单和直观的特点，水位传感器将水位变化信号转换为模拟输入量，送到PLC 输入模块。各个开关信号经由数字量输入模块，送入到PLC 控制器，控制器能通过其自动监测功能判断出水位上升的数据，得出涌水量及水位上升速度，使控制器更准确地接受指令，控制离心泵的启动和停止。PLC 控制器对超出设定的变量进行检测，如果达到一定限度则进行超限报警。而组态软件编程主要生成于人机交互界面，以便进行实时监控（图2）。4结束语伴随科技时代的到来以及自动化控制技术的加速推广， PLC 在煤矿主排水泵自动控制系统中的应用研究也日趋完善，在水资源充分利用方面有了很 大的改善，突破了传统人工控制系统的种种弊端，决定了井下排水自动系统控制的重要性。在煤矿作业 的未来发展中， 不排除还会出现各种难题，这需要煤矿作业者及时将高效的科技结合各种难题突破于实 践， 做到进一步的合理完善。参考文献： [1]付铁斌， 王洪林.矿井主排水系统监测装置的研究[J].煤矿安全，2004(5):17-19.[2]李胜旺，古贵堂，赵晓旭.矿井主排水自动化控制系统[J].工矿安全，2002(1):3-5.[3]王黎明.CAN 现场总线系统的设计与应用[M].北京：电子工业出 版社，2008.（责任编辑王秀丽）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
无线传感器网络课程设计报告
无线传感器网络 课程设计报告 （2018-2019学年第一学期） 题目安全的无线传感器网络数据传输系统的设计指导老师 班级
目录1需求分析 2传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构 2.2传感器网络协议栈 3数据传输方式 4设计 4.1主要数据结构 4.2 课程设计的条件 5测试 6使用说明 6.1应用程序功能的详细说明 6.2应用程序运行环境要求 6.3输入数据类型、格式和内容限制 6.4各模块程序段说明 7总结提高 7.1课程设计总结 7.2课程设计评价
1 需求分析 1.1 功能与技术需求 随着信息时代的逐渐来临,物联网的建设也越来越完善,为信息的存储和传输提供了完善的路径,而无线传感网是物联网的重要组成部分,它的建设成为物联网建设的关键。无线传感器网络是由大量微型传感器节点以自组织和多跳的方式构成的网络。它具有资源非常受限、无线通信链路质量不稳定和网络拓扑动态变化等诸多显著特点,与现有的互联网和其它无线网络存在较大差别,向可靠数据传输提出新的挑战和要求。在数据传输可靠性保障方面，采用了加密算法保证在传输过程中的安全性。 2 传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构 典型的传感器网络结构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。随即部署在监测区域内的大量传感器节点通过自组织方式构成网络。传感器节点的监测数据沿着其他节点逐跳传输，监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后被路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达管理节点和用户。管理节点对传感器网络进行配置和管理。传感器网络体系结构如图所示
2.2传感器网络协议栈 与互联网协议栈(TCP/IP)的五层相对应，传感器网络协议栈包括:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。另外协议栈还包括时间同步、节点定位、网络管理、QoS保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等。物理层提供信号调制、无线收发和相应的密码服务:数据链路层负责信道接入、拓扑生成、差错控制、介质访何控制、数据成帧以及数据帧监测等;网络层主要负责路由生成，路由选择和拓扑管理等;传输层负责数据流的传输控制，网络的协同工作等:时间同步、节点定位、网络管理、QoS 保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等通常跨越多个网络协议栈层次
无线传感网络设计问题
无线传感网络设计问题 Prepared on 24 November 2020
第二次个人赛论文姓名代码：88 无线传感网络设计问题 摘要 本文针对无线传感网络节点的放置和节点间相互通信的路径选择问题做了深入的 研究。 对于问题（1），本文根据概率论知识（当试验次数足够大时，可以近似认为事件 发生的频率等于其概率）采用计算机仿真法，在监视区域内随机安放n个节点，组建 无线传感网络，然后在监视区域随机取20000个点，通过检验这些点是否全部被所组 建的无线传感网络覆盖来判断所组建的无线传感网络能否成功覆盖整个区域。进行多 次仿真，统计并计算出由这n个节点组成的无线传感网络成功覆盖整个区域的频率， 将此频率与95%比较，然后根据不同情况适当调整n的大小，最后找出能成功覆盖整个 区域的概率在95%以上的最少节点数n为565个。 对于问题（2），本文建立图论模型，在满足题设节点间通信条件的前提下，考虑 通信的及时性的时效性，以通信所用时间最短为选取最优通路的原则，先建立所给的 120个节点间的距离矩阵，然后将距离矩阵中大于10的元素变为无穷大，从而将距离 矩阵转化为带权邻接矩阵，最后用matlab软件求解，通过调用Dijkstraf算法，求解 出10组节点间的通信通路，比如节点1与节点90间的通信通路为 1 80 64 25 46 65 66 93 13 3 87 15 60 90（详见表1）。 最后，本文对问题（1）和问题（2）中的模型进行了评价，并对第一问中的仿真 模型求解时只检验无线传感网络对整个监视区域是否完全覆盖，而没有考虑随机安放 的节点间能否相互通信的问题进行了进一步讨论，并提出以节点间距离的最小值为判 断依据，在原覆盖的基础上剔除一些与其他节点间最小距离大于10的节点的修正方 案。并对模型进行了简单的推广。 关键词：计算机仿真；图论模型；概率论；Dijkstraf算法 一、问题的提出和重述
无线传感器网络节点硬件
1 系统结构概述 本文设计的WSN硬件平台，由若干传感器节点，具有无线接收功能的汇聚节点，以及一台PC机组成。 根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，节点的设计主要包括如下几个基本部分：传感器单元、处理器单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元。节点的硬件体系结构框架如图1-1 所示。 图1-1 传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据，提供给处理器单元进行处理；处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作；射频天线单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和相关数据；供电单元负责为节点提供运行所需的能量；扩展接口可以实现节点平台的功能拓展，以适应不同的应用需求。 2 节点核心模块设计： 2-1电源模块设计： 电源是设计中的关键部分，电源稳定工作是整个节点正常工作的保证，设计合理的电源电路至关重要。节点包含模拟器件和数字器件，模拟器件的抗干扰能力较差，且数字器件常常为模拟器件的噪声源，故为了 图2-1-1 提高电路的抗干扰能力，模拟器件接模拟地并采用数字地与模拟地单点共地。电源可选用电池或干电池，电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片，分别提供3.3V和1.8V的数字与模拟电压，电路如图2-1-1所示。 2-2传感器 模块设计： 温度传感器设 计：本设计采用 LM75DM-33R2串行 可编程温度传感 器，这种传感器在 环境温度超出用户 变成设置时通知主 控制器。滞后也是 可以编程解决。它 采用2线总线方式，允许读入当前温度，并可配置器件。它是数字型温度传感器，直接从
寄存器读出温度参数，并可实现编程设置INT/CMPTR输出极性。 图2-2-1是其功能图，因为设计中只是简单的监测环境的温度，故只需一片 LM75，所以地址线A0、A1、A2置地，INT/CMPTR悬空，设计的接口电路如图2-2-2所示。 图2-2-1 图2-2-2 因为cc2431本身带有A/D模块，也可采用温度传感器AD590测量温度，其接口电路如图2-2-3。
无线传感器网络课程设计
无线传感器网络课程设计 ------远程数据采集系统设计 学生姓名： 指导教师：峰斌 专业：电子信息工程 班级：D0745 学号： 设计时间：2011年1月3日至 2011年1月20日 实验地点：新实验楼524
随着无线网络技术的飞速发展和同益普及，低速、低功耗、低成本的ZigBee 无线网络技术，己成为当前传感器网络及自动化控制领域中的一个重要研究课题。本论文对ZigBee技术进行广泛深入的分析和研究，使用ZigBee协议设计应用程序并结合硬件进行实验，主要研究工作如下： (1)介绍了ZigBee相关概念、应用前景和研究现状、体系结构、优缺点以及网络拓扑、设备类型、ZigBee网络的基本框架、功能、特点等内容。 (2)对ZigBee网络层、应用层及ZigBee应用程序框架结构、功能进行了研究。分析了ZigBee协议栈的总体功能结构，着重讨论网络建立、路由机制、数据帧结构和数据传输模式、数据处理模式以及编程接口，展示了整个系统的应用程序编写过程。 (3)分析了ZigBee设备组成结构及硬件设计思路。在具体介绍JN5121处理器模块、电源模块、时钟模块、存储器模块以及各个接口模块的基础上给出了硬件设计的整体方案及硬件原理图。 (4)讨论了ZigBee网络与因特网的互联及数据交换方式。研究了https://www.wendangku.net/doc/7a13947226.html,嵌入式操作的定制及嵌入式数据库的应用。 (5)组建基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以JN5121单片机和数字式温湿度传感器SHT10设计出了传感器网络节点，S3C2440控制器作为ZigBee网关。传感器节点通过无线通信方式将数据发送到ZigBee网关。ZigBee网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机，并对实验结果进行分析。 该系统具有良好的人机交互界面和远程访问功能，良好的可移植性和扩展性，可以根据具体要求方便地在数据采集模块上进行传感器的扩充以实现更多功能。 关键词：ZigBee技术，IEEE802.15.4，无线网络，https://www.wendangku.net/doc/7a13947226.html,
浅谈无线传感网络和目前面临的困难
浅谈无线传感网络和目前面临的困难 随着半导体技术、微系统技术、计算机技术和无线通信等技术的飞速发展，使传感器在微小体积内能够集信息采集、数据处理和无线通信等功能于一体，推动了低功耗多功能传感器应用的快速成长。无线传感网络(wirelesssensornetwork，WSN)就是由大量部署在监测区域内的这类传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，能协作的感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并发送给观察者。它作为全球未来十大技术之一，正越来越受到人们的重视。它在军事、医疗、家用、环境监测等多个领域均有广阔的应用市场。 无线传感网络是由部署在监测区内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的楚协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信怠，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。 无线传感网络的传感器可以由许多种不同类型构成，如：震动的，低取样率电磁的，热力的，可视的，声学的和雷达等，能监视大范围外界条件。如：温度，湿度，车辆移动，光条件，艇力，污染，噪声，某一对象出现或消失，机械力，当前对象属性等。能够，。泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车问和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。 传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。 大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。 无线传感网络面临的困难 管无线传感网络应用前景广阔，就现有的技术发展水平来说，让无线传感网络大量投入正常运行并达到预期目标还面临饕许多困难，需要许多关键技术的解决： 传感器节点的工艺和产品成本问题 无线传感网络中的节点一般为电池供电，有效电量非常有限，丽且由于应用环境与节点数景关系，电池更换是不可能的。但是无线传感网络的生存时间却要求长达数胃甚至数年，一旦传感节点能量用尽，只能采取放弃或替代。因此能否节约电池能量成为无线传感网络软硬件设计中的关键问题之一。 现代传感嚣技术从单一的物性型进入以微电子和微机械集成技术为主导的发展阶段。集成工艺的发展，将微传感器、微驱动器、微执行器以及信号处理器和电路、接口、通讯和电源等组成一体化系统。美国制造了在2cm~0.15cm的体积内，由3个陀螺和3个加速度计组成的微型惯性导航系统。该系统的质量为距，体积只有小型惯性导航系统的0.1％。智能化尘粒传感器已达到舯级，国内在制造工艺方西还有欠缺。 虽然节点微型化使各部件能耗降低，研究机构对电池的改进使传感网络生命期得翻延长。但仍存在低电压或节点执行某项操作所需尖端电流不够而影响传感网络功能的有效性。”。这也是弱前值碍关注的方强。 网络的组织和管理 在传感器黼络应用中，通常传感器节点被放鬣在没有基础结构的造方。传感器节点的位置不能预先设定，节点间的邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撤大量传肄器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织和自管理的能力。网络组织和管理的焦点是如何在能量有效的前提下，通过自行检测自
无线传感器网络节点介绍
基于系统集成技术的节点类型和特点 在节点的功能设计和实现方面，目前常用的节点均为采用分立元器件的系统集成技术。已出现的多种节点的设计和平台套件，在体系结构上有相似性，主要区别在于采用了不同的微处理器，如AVR系列和MSP430系列等；或者采用了不同的射频芯片或通信协议，比如采用自定义协议、802.11协议、ZigBee[1]协议、蓝牙协议以及UWB通信方式等。典型的节点包括Berkeley Motes [2，3], Sensoria WINS[4], MIT μAMPs [5], Intel iMote [6], Intel XScale nodes [7], CSRIO研究室的CSRIO节点[8]、Tmote [9]、ShockFish公司的TinyNode[10]、耶鲁大学的XYZ节点[11] 、smart-its BTNodes[12]等。国内也出现诸多研究开发平台套件，包括中科院计算所的EASI系列[13-14]，中科院软件所、清华大学、中科大、哈工大、大连海事大学等单位也都已经开发出了节点平台支持网络研究和应用开发。 这些由不同公司以及研究机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同，包括处理器单元、存储器单元、射频单元，扩展接口单元、传感器以及电源模块。其中，核心部分为处理器模块以及射频通信模块。处理器决定了节点的数据处理能力和运行速度等，射频通信模块决定了节点的工作频率和无线传输距离，它们的选型能在很大程度上影响节点的功能、整体能耗和工作寿命。 目前问世的传感节点（负责通过传感器采集数据的节点）大多使用如下几种处理器：ATMEL公司AVR系列的ATMega128L处理器，TI公司生产的MSP430系列处理器，而汇聚节点（负责会聚数据的节点）则采用了功能强大的ARM处理器、8051内核处理器、ML67Q500x系列或PXA270处理器。这些处理器的性能综合比较见表1。 表1、无线传感器网络节点中采用的处理器性能比较
无线传感网络技术课程设计报告模板
辽宁工业大学无线传感网络技术课程设计（论文）题目：加速度传感器数据采集系统 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：物联网 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：14-06-23至14-07-11
辽宁工业大学课程设计说明书（论文） 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：
目录 第1章加速度数据采集系统设计方案 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 总体方案论述 (1) 第2章加速度数据采集系统的硬件设计 (2) 2.1 系统所需的硬件 (2) 2.2 硬件系统各部分实现的功能 (4) 2.3系统整体实现的功能简介 (5) 第3章加速度传感器数据采集系统的软件设计 (6) 3.1 系统软件的功能说明 (6) 3.2 系统程序流程图 (6) 3.3 系统主要代码 (7) 第4章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
第1章加速度数据采集系统设计方案 1.1 引言 随着智能化脚步的到来，人们已经发明出了很多用于测量的高智能产品，其中就有加速度传感器，加速度传感器是通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的移动速度，通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。加速度传感器不仅可以测量牵引力产生的加速度，甚至可以用来分析发动机的振动。其应用非常广泛，例如加速度传感器可应用于地震波的检测，车祸报警的应用，还可用于高压电线的摆动监测，应用十分的广泛。 1.2 总体方案论述 加速度数据采集系统的总体结构如图1所示。系统主要由三部分组成，包括加速度传感器节点，协调器，PC。首先我们将编写好的协调器代码通过IAR环境烧写到协调器中，然后修改协调器中各节点ID，此时协调器将会组建一个小范围的网络来控制各个节点协调工作。加速度传感器节点将采集到的数据通过无线的方式传给协调器，协调器通过串口将数据上传到上位机的显示屏。本次的系统设计在原有的基础上增加了难度，不仅通过串口通信输出到 PC 机上实时显示，而且同过无线的方式用加速度传感器采集到的信息来控电机，通过转动与停止来检测是否产生加速度。 其系统组成框图如图1.1所示 图1.1 系统总体框图
无线传感网络概述
无线传感网络概述 学号031241119姓名魏巧班级0312411 一、无线传感器网络（WSN）的定义： 无线传感器网络（WSN）是指将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点，通过人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定的监控区域，构成的“智能”自治监控网络系统，能够检测、感知和采集各种环境信息或检测对象的信息。二、传感器的节点分布及通信方式： 由于传感器节点数量众多，布设时智能采用随机投放的方式，传感器节点的位置不能预先确定。节点之间可以通过无线信道连接，并具有很强的协同能力，通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交互来完成全局任务，同时节点之间采用自组织网络拓扑结构。由于传感器节点是密集布设的，因此节点之间的距离很短，在传输信息方面多跳（multi—hop）、对等（peer to peer）通信方式比传统的单跳、主从通信方式更适合在无线传感器网络中使用，例如：使用多跳的通信方式可以有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰落和干扰等各种问题。 三、WSN运行的环境： 1、WSN可以在独立封闭的环境下（如局域网中）运行。 2、WSN也可以通过网关连接到网络基础设施上（如Internet）。在这种情况中，远程用户可以通过Internet 浏览无线传感器网络采集的信息。 四、无线数据网络的定义及无线自组网络的特点： 主流的无线网络技术，如IEEE 802.11、Bluetooth都是为了数据传输而设计的，我们称之为无线数据网络。 目前，无线数据网络研究的热点问题就是无线自组网络技术，这项技术可以实现不依赖于任何基础设施的移动节点在短时间内的互联。特点有如下几点： （1）无中心和自组性（优点）：无线自组网络没有绝对的控制中心，网络中节点通知分布式的算法来协调彼此的行为，这种算法无需人工干预和其他预置网络设施就可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。 （2）动态变化的网络拓扑（缺点）：移动终端能够以任意速度和方式在网中移动，在通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化。 （3）受限的无线传输带宽（缺点）：无线自组网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。 （4）移动终端的能力有限（缺点）：虽然无线自组网络中移动终端携带方便，轻便灵巧，但是也存在固有缺陷，例如：能源受限，内存较小，CPU性能较低等（5）多跳路由（优点）：由于节点发射功率限制，节点覆盖范围有限。因此当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。其中转发是由普通节点协作完成的，并不是由专用的路由设备完成的。 （6）安全性较差（缺点）：无线自组网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，使它更容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务，剥夺“睡眠”等网络攻击。
无线传感网络简明教程 作业题
无线传感器网络简明教程 作业题 第一章 2.什么事无线传感器网络？ 答：传感器网络的标准定义是这样的：传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。 5.传感器网络的终端探测节点由哪些部分组成？这些组成模块的功能分别是什么？ 答：由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成。 这里传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存贮模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。 另外，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 8.传感器网络的体系结构包括哪些部分？各部分的功能分别是什么？ 答：无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。 第二章 2.传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？ 答：传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。 7.传感器的一般特性包括哪些指标？ 答：传感器的一般特性包括：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率（力）、迟滞。 8.什么是传感器的灵敏度？ 答：传感器的灵敏度指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比，即 K=输出变化量/输入变化量=△Y/△X=dy/dx 9.什么是传感器的线性度？ 答：线性度是指传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。实际曲线与它的两个端尖连线（称为理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。取其中最大值与输出满度值之比作为评价线性度（或非线性误差）的指标。 式中e L为线性度(非线性误差)，△L max为校准曲线与拟合直线间的最大差值，y fs为满量程输出值。 第三章 1.目前无线传感器网络的通信传输介质有哪些类型？它们各有什么特点？
无线传感器网络节点技术
无线传感器网络的节点技术 赵泽 黄希 崔莉 中国科学院计算技术研究所 无线传感器网络的节点系统是构成无线传感器网络的基础，是承载无线传感器网络的信息感知、数据处理和网络功能的基本单元，所有与传感器网络相关的协议、机制、算法等都需要在节点上得以实现并加以优化才具有实际意义。 目前常用的节点均为采用分立元器件的系统集成技术，而面向下一代网络、采用片上系统集成技术的低功耗、低成本节点将能代表未来的发展趋势。本文将介绍传感器网络节点的体系结构及设计方法，比较几种具有代表性的节点性能，同时，介绍下一代片上节点系统的研究进展。 一、无线传感器网络节点的体系结构 根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，目前问世的由不同公司以及研究机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同，只是在一些有特殊要求的地方存在细微的差别，无线节点包括如下几个基本单元：处理器单元、存储器单元、射频单元、扩展接口单元、传感器以及电源。节点的硬件体系结构框架如图1所示。 处理器Flash Ram A/D Timer 存储器传感器扩展接口射频 电 源无线传感器网络节点 图1 节点的硬件体系结构框架 二、节点设计技术要素 在节点的设计过程中，主要需要考虑以下几个因素： 1、 节点的硬件成本要低廉。无线传感器网络的规模一般比较大，在目标环境系统中，所布置的节点数量基本上在数百个到数千个以上，在如此大规模的布撒情况下，单个节点的成本问题就显得尤为突出。因此，要求在能够满足系统需求的条件下，将节点的硬件成本降低到足够低； 2、 节点具有足够的数据处理及存储能力。无线传感器网络节点主要担负两项功能，一是进行环境数据的采集，二是进行数据传输。数据采集过程一般由处理器
《无线传感器网络》选修课试题
一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ 14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 μs 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 μs 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为128 μs