基于的数据采集与传输系统的设计.doc

PAGE\*MERGEFORMAT622020年4月19日基于的数据采集与传输系统的设计文档仅供参考，不当之处，请联系改正。摘要随着网络的飞速发展，人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈，无线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，特别是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络，802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术。它是一种介于无限标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接。自己在学校学习期间熟悉了通信原理，简单的单片机知识，c语言编程等等。这些都能在这次的srtp里面得到体现。我们本次srtp重点研究了zigbee无线组网，结合TIz-stack无线传感协议，在cc2530芯片的基础上实现温湿度光敏等数据的无线监测，经过此次设计过程来验证zigbee无线网络的便捷性。关键词无线网络zigbee数据监测第一章绪论1课题背景机车在做牵引试验时，需对机车上的试验数据进行采集与传输系统，当前还是经过有线方式实现数据的采集与传输，由于线缆本身十分笨重，占用空间多，这就使得每次牵引试验时，不但接线非常繁琐，而且费时费力。又由于受到振动，连接电缆易损坏或者断线，大大影响了数据采集的可靠性。针对当前牵引试验数据采集与传输系统存在的不足，拟采用无线传感器网络来实现牵引试验数据的采集与传输。该系统采用无线传感器网络节点构成测量系统。由于该系统取消了常规的测量接线，采用无线传输采用由无线传感器节点构成的无线传感器网络，来实现机车牵引试验时，试验数据的采集与传输。因此采用ZigBee无线通信技术实现数据的无线传输。采用软测量方法实现试验数据的检测。测量数据，大大减少了试验所需的连线。提高了试验效率和试验的灵活性。本文经过对ZigBee无线网络的讨论，重点研究了无线传感器网络节点设备。无线技术在传感监测领域有自己独特的优势，传统的有线通信方式因为其成本高、布线复杂，已经不能完全满足人们的应用需求了。由此，无线通信技术应运而生。无线网络技术按照传输范围来划分，可分为无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个人域网。无线个人域网即短距离无线网络，典型的短距离无线传输技术有：蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。在工业控制、家庭自动化和遥测遥感领域，蓝牙（Bluetooth）虽然成本较低，成熟度高，可是传输距离有限，仅为10米，能够参与组网的节点少。WiFi虽然传输速度较快，传输距离达到100米，可是其价格偏高，功耗较大，组网能力较差。相比之下ZigBee技术则主要针对低成本、低功耗和低速率的无线通信市场，具有如下特点：功耗低：工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电，ZigBee节点的电池工作时间能够长达6个月到2年左右。同时，由于电池时间取决于很多因素，例如：电池种类、容量和应用场合，ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，碱性电池能够使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间+休眠时间）之比小于1%的情况.数据传输可靠：ZigBee的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则马上传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法能够提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。网络容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。对全功能器件，要求它支持所有的49个基本参数。而对简化功能器件，在最小配置时只要求它支持38个基本参数。一个全功能器件能够与简化功能器件和其它全功能器件通话，能够按3种方式工作，分别为：个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是主控（Master）设备，其余则是从属（Slave）设备。若是经过网络协调器（NetworkCoordinator），整个网络最多能够支