基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究.doc

湖南文理学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化2班学生姓名：石扬指导教师：杨民生完成时间：报告成绩：评阅意见：评阅教师日期序基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络的应用越来越广泛。无线传感器网络作为一种嵌入式设备能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息并加以处理。本文提供了一种基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计方案通过选择芯片设计硬件接口构建了一个完整的无线传感器网络节点。经仿真调试该节点在试验中应用良好电路板可以实现两个节点间的通信能由LED指示发送、接收或应答信息基本达到了设计要求在煤矿监控系统的实验中应用良好能采集精度较高的温度、压力等数据信息并实现准确的数据交互实现了传感器网络所需的外形小、集成度高、低功耗为将来实际应用研究提供了一个实验平台具有一定的应用价值。目录1.设计要求22.设计的作用与目的23.无线传感器网络应用研究的设计方案43.1体系结构43.2节点结构54.系统硬件设计54.1无线传感器网络节点组成及工作流程54.2无线传感器网络节点设计64.2.1处理器模块74.2.2通信模块84.2.3能量供应模块105.设计流程116．心得体会及建议146.1心得体会146.2建议147．参考文献151.设计要求无线传感器网络是集成了传感器、嵌入式系统、网络和无线通信四大技术而形成的一种全新的信息获取和处理技术它是一种新型的无基础设施的无线网络能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理、传送到需要这些信息的用户。2.设计的作用与目的无线传感器网络在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势。以军事应用为例传感器网络将会成为C41SRT系统不可或缺的一部分。C41SRT系统的目标是利用先进的高科技技术为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统．受到了军事发达国家的普遍重视。因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃这一点是传统的传感器技术所无法比拟的也正是这一点使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中包括监控我军兵力、装备和物资监视冲突区侦察敌方地形和布防定位攻击目标评估损失侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况铺设的传感器将采集相应的信息并通过网关将数据送至指挥所再转发到指挥部最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的通过铺设传感器网络以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防；当然也可以直接将传感器节点撤向敌方阵地在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。在生物和化学战中利用传感器网络及时、准确地探侧爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间从而最大可能地减小伤亡。传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。在军事应用中与独立的卫星和地面雷达系统相比传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面：（1）分布节点中多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一。（2）传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强的容错能力。（3）传感器节点与探侧目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响。（4）节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标。（5）多节点联合形成覆盖面积较大的实时探测区域。（6）借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。由于无线传感器网络巨大的科学意义和应用价值已经引起了世界发达国家学术界、军事部门和工业界的极大关注。从2001年开始DARPA(美国国防部高级研究计划署)已把智能传感器网络作为一项优先发展的研究计划出资近7亿美元在众多大学和研究机构展开传感器网络的基础研究以求获得五角大楼想要的所谓战区“超