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无线传感器网络温度采集系统的设计与实现的中期报告
【中期报告】
一、研究背景
随着物联网技术的发展，无线传感器网络逐渐成为各个领域中不可或缺的一部分。无线传感器网络是由大量分布在空间中的传感器节点构成的系统，这些节点可感知环境的物理量，例如温度、湿度、光照、气压、声波等。无线传感器网络在环境监测、智能交通、智慧城市等方面都有广泛的应用。
本课题的研究内容是基于无线传感器网络的温度采集系统。该系统可以实时采集环境中的温度数据，并且能够传输数据给数据接收器进行处理和储存。本文主要介绍了该系统的设计和实现过程。
二、研究内容
1.系统设计
该系统的设计包括硬件和软件两方面。硬件方面主要是传感器节点的设计，包括选型、布局和电路板设计。软件方面主要是传感器节点的程序设计和数据接收器的程序设计。
传感器节点的设计要求节点具有温度感知功能，并能够将温度数据通过无线方式传输到数据接收器。在节点的选型方面，本文选择了温度传感器、无线模块、单片机和电源模块。温度传感器采用了数字式温度传感器模块DS18B20，具有高精度和广泛的工作范围。无线模块采用了NRF24L01P+，具有高速率和低功耗的特点。单片机选择了STC8A8K64S4A12，主频为22.1184MHz，具备丰富的外设资源和强大的计算能力。电源模块采用了锂电池，具有长时间的使用寿命和高性能。
传感器节点的布局要求选取合适的位置，使其能够感知环境中的温度并进行数据采集。在电路板设计方面，为保证电路板设计的稳定性和可靠性，本文采用了四层PCB设计的方案，使电路板在寄存器、电密封、抗干扰和机械强度等方面具有更好的性能。
数据接收器的设计要求能够接收传感器节点传输的温度数据，并通过显示设备进行数据展示。数据接收器采用了单片机STM32F103VET6，主频为72MHz，具备丰富的外设资源和强大的计算能力。数据接收器采用了液晶显示屏进行数据显示。
2.系统实现
在传感器节点的程序设计方面，主要任务包括温度数据采集、无线数据传输和低功耗设计。在数据接收器的程序设计方面，主要任务包括无线数据接收、数据处理和数据显示。
为了实现温度数据采集，节点采用DS18B20传感器，通过单片机的GPIO接口进行读取。为了实现无线数据传输，节点采用NRF24L01P+无线模块进行数据发送。为了节约能耗，节点采用了休眠模式和自适应休眠模式，有效减少功耗。
为了实现无线数据接收，数据接收器采用NRF24L01P+无线模块进行数据接收，通过USART接口和单片机进行数据通信。为了实现数据处理和数据显示，数据接收器采用了STM32F103VET6单片机进行数据处理，并通过液晶显示屏进行数据显示。数据处理方面，主要是对数据进行滤波处理和温度数据的储存。
三、研究进展
目前，该系统的硬件和软件设计已经完成，并完成了传感器节点和数据接收器的点对点通信测试。测试结果表明，系统能够成功完成数据采集、传输和处理，并能够正确地显示温度数据。
下一步，我们将进行系统的调试和优化，进一步完善系统的功能和性能。同时，我们还将对系统进行功能拓展，例如增加数据储存和远程访问等功能。
四、研究成果
本系统的设计和实现旨在提高无线传感器网络在环境监测方面的可靠性和实时性。该系统具有设计稳定、功能丰富、实时性高、能耗低等优点，有望在环境监测、智能交通、智慧城市等领域中得到广泛应用。