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基于CC530的温湿度数据采集系统设计专业：电子信息工程学生：签名：指导老师：签名：摘要温湿度数据的采集、传输以及处理，广泛应用于森林火灾的防范，粮仓的温湿度控制以及家庭智能化控制等领域内。针对传统的有线方式检测、采集、传输中节点分散需要大量布线等问题，本设计主要从无线传感方向进行改进，本文介绍了一种基于CC2530和数字温湿度传感器的温湿度采集系统。该系统采用Zigbee无线通信技术结合传感器，通过运用Zigbee协议架构组建无线传感网络,实现主从节点的数据采集和传输,以及一点对多点，两点之间的通信。并详细阐述了基于Zigbee协议栈的中心节点和终端节点的协议传输，主要是从Zigbee协议栈网络层里AODV路由协议着手，阐述在网络层如何通过AODV路由协议进行节点间的连接以及数据的收发。关键字：温湿度数据采集，CC2530，Zigbee协议栈，无线传感网络论文类型：应用型毕业论文Title：CC530basedtemperatureandhumiditydataacquisitionsystemdesignMajor：ElectronicandInformationEngineeringName：Hejieransignature：Supervision：zhangxiaolisignature：ABSTRACTTemperatureandhumiditydataacquisition,transmissionandprocessing,widelyusedinsomefield,likeforestfireprevention,warehousetemperatureandhumiditycontrolandfamilyintelligentcontrolandsoon.Inviewofthetraditionalwireddetection,acquisition,transmissionnodesdistributedneedsalargenumberofwiringproblem,Thisdesignmainlyfromwirelesssensingdirectionisimproved.ThispaperintroducedonekindbasedontheCC2530anddigitaltemperatureandhumiditysensortemperatureandhumiditygatheringsystem.thesystemadoptsZigbeewirelesscommunicationtechnologywithsensor,throughtheuseofZigbeeprotocolinwirelesssensornetworksarchitectureform,realizationofthemaster-slavedataacquisitionandtransmission,andapointtomultipoint,communicationbetweentwopoints.DescribedindetailbasedontheZigbeeprotocolstackcenternodeandtheterminalnodeofthetransmissioncontrolprotocol,mainlyfromtheZigbeeprotocolstackinAODVnetworklayerroutingprotocolto,inthenetworklayerthroughtheAODVroutingprotocolconnectionsamongthenodesanddatatransceiver.Keywords:Temperatureandhumiditydataacquisition,CC2530,ZigbeeProtocolstack,WirelesssensornetworkTypeofThesis:Applicationofgraduationthesis第一章绪论1、1无线传感网络的研究背景：伴随着时代的进步，人们充分认识到了科技的力量。对科学的探索是永无止境的，人们在科学方面的探索已经达到了一个前所未有的水平。2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,无线传感网络（WSN）被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为无线传感网络（WSN）的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。可以预测,无线传感网络（WSN）是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。作为21世纪，最具有影响力的改变世界的10大技术之一的无线传感技术，其发展的技术日趋成熟，方向也开始多样化，在科技领域中也变得越来越重要，使得大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和无线通信。数字家庭、无线通信、无线控制、无线定位和移动连接等词语也频频映入眼帘。有增无减的相关信息报道足以预测这些新鲜事物必将具有强大的生命力和广阔的发展前景。无线传感网络，它是由大量节点组成的，是面向任务的分布式网络，综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多领域的技术，通过各类微型无线传感器对目标信息进行实时监测，实时采集，并且由嵌入式微处理器对所采集到的信息进行处理，并通过无线通信网络将处理后的信息传送至远程用户端，然后通过相应的规则进行各种应用分析。无线网络传感器是一种将传感器、控制器、计算能力、通信能力完美的结合于一身的嵌入式设备。它们跟外界的物理环境交互，实时的采集信息，并且将收集到的信息通过无线传感器网络传送给远程用户。无线网络传感器一般是由一个低功耗的微控制器(MCU)和若干个存储器、无线电/光通信装置、传感器等组件所集成的，通过传感器、动臂机构、以及通信装置和它们所处的外界物理环境进行交互。一般说来，独立的传感器功能是非常有限的，但是如果将他们大量地分布到所需要检测的物理环境中，并组成一个无线传感网络，加上性能良好的软件系统平台，就能够完成强大的状态监测、实时跟踪、环境监测等功能。随着微机系统和高集成低功耗数字设备的发展，小体积、低成本、低功耗的传感器节点将得以实现。低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。这样的节点若能配合各种类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN）。无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于医疗领域、大规模环境监测、智能建筑、战场监视、智能家装、工业自动化和大区域内的目标追踪等领域。无线传感技术、无线传感网络已经被认定是最为重要的研究之一。无线传感器网络节点一般采用的是电池供电，工作环境也通常是比较恶劣的，而且数量大、分布区域广，更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一。因此，它迫切的需要对传统的嵌入式应用开发系统进行更新和改进，需要精心设计其软硬件系统，以使其更加的可靠耐用。1、2无线传感网络的研究现状：在多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)等基础技术支持下，无线通信技术得到了蓬勃的发展，实现了与任何人或任何设备随时随地的进行相互联系相互通信。蓝牙、WIMAX、Wi-Fi、无线局域网和超宽带等无线通信技术都取得了长足的发展。无线技术作为一门蓬勃发展的新兴科学技术，随着它所需要的几种重要的基础技术的不断推广和充分的实际应用，实际检测，它的发展速度也将得到很大的提升。无线传感模块是无线传感网络中的节点，它是组成无线传感网络的基本组成部分。是属于无线技术中较为底层的一个分支，最早的代表性论述是出现在二十世纪九十年代末的，是一篇题为“传感器走向无线时代”的文章。传感技术的发展经历了三个阶段：一般传感器、智能传感器、无线传感器。一般传感器，是最早产生的传感器，能实现的只是数据的采集；智能传感器，则是在一般传感器的基础上进行改进，使传感器具有计算处理能力，这样传感模块不但能够实现数据等信息的实时采集，还能对所采集到的数据信息进行一定程度的计算和处理，便于进行监控；无线传感器，则是在智能传感器的基础上集成无线功能的模块，使得传感器不再是单独的数据采集模块，而是使之成为一个能够实现数据实时采集、计算和处理，数据信息交换和控制的有机整体。由于越来越多的实际应用方案中开始采用无线节点进行数据采集、处理和通信，无线传感器综合了现代网络、嵌入式计算技术、传感器技术、分布式信息处理技术及无线通信技术等的无线传感基础科技,成为了当前最热点的研究领域。而整个网络可靠性的重要保障就是无线传感网络节点能够稳定的运行，因此在设计无线传感模块时，传感网络、传感技术已经是被认定了的最为重要的研究之一。当前国内外研究领域中有许多无线传感器网络节点的硬件平台相继出现。其中比较典型的节点有Telos、Mica系列、Imote2和IRIS等。这些平台主要是采用了不同的处理器和无线通信模块。Telos、Mica系列的一些节点，设计的时间较早，其性能已经落后于当前的一些工业设计中集成电路的水平。但是Imote2节点，它具有高性能，但是功耗比较大，不能适用于能量要求严格的应用环境，由于无线传感器网络节点通常采用的是电池供电，工作环境比较恶劣，而且节点数量庞大，电池更换非常困难，因此低功耗是无线传感器网络中最重要的设计准则之一。后来的研究成果中，如MIT所研发的模块化平台对于不同的传感器有不同的硬件设计，为了设计一个通用的系统来取代单一的硬件系统，他们的传感器采用垂直连接器来使不同的处理层整合到一起来进行数据收集。IntelMote的研究项目则注重了包括低系统级集成、功耗操作和硬件的重新配置三个方面的要求，希望能够平衡功耗与性能之间的矛盾，但要实现目标还需要一定的努力。传感技术将会随着计算机技术、集成技术以及电子技术的高速发展，得到不断的推广和完善。并且会有结构新、功能强、耗能低的传感器更多的用运于各种实际的无线网络当中，以良好的稳定性和高精确度服务于更加广泛的领域。1、3无线传感网络的应用前景：在城市中，随着经济的持续发展和产业调整，大批人口将向城市转移，城市人口将不断增加；同时，经济活动日趋频繁，商业活动将更加活跃，汽车的使用数量和使用频率也将大大提升，将会给城市的交通运输带来很大的压力，“停车难”的问题也将会成为制约我国经济发展的瓶颈。修建新的停车场和新的交通设施虽然能够解决部分问题，但是由于其费用高昂而且建设周期也相对较长，还会受到土地使用和城市规划等很多方面的因素的制约。所以，只有在进行硬件设施的建设当中充分的利用现代科学技术，借助国内外交通发展过程中所总结的各种经验，并能够很好的引进我国的城市停车系统，运用软、硬件相结合的方式，为城市建设节省出一大笔费用，同时也能改进停车能的问题。无线传感技术在医疗领域的应用主要包括跟踪治疗、移动观察、远程医疗、患者数据管理、药物跟踪、手机求救、病人数据收集、医疗垃圾跟踪和短信沟通等多方面的新应用。最近几年，无线通信技术在国内外医疗市场上得到了广泛的应用，无限医疗设备的应用迅猛增长。一个报告指出，欧洲的无线医疗设备的销售额将从2003年的9800万美元增加到2008年的4.458亿美元，主要原因是医护人员希望改善工作流程，增加生产力和改善病人的满意程度，还有增加新的应用，如电子病历、临床疗法决定等。通过建立完善的Zigbee网络，智能建筑可以感知随处可能发生的火灾隐患，及早提供相关信息；根据人员分布情况自动控制中央空调，实现能源节约；及时掌握酒店客房内客人的出入信息，以便在有突发事件时能及时准确的发出通知，确保客人的人身财产安全。在机场，持有Zigbee终端的乘客们可以随时得到导航信息，比如登机口的位置，航班的变动，甚至附近有那些商店等，能够更好的为乘客们提供方便快捷的机场服务。在工业自动化领域内，人们可以通过Zigbee网络实现厂房内不同区域的温湿度监控；及时得到机器运转状况的信息；结合RF标签，可以方便的统计库存量，等等。在医院，Zigbee网络可以帮助医生及时准确的收集急诊病人的相关信息和检查结果，快速准确的做出诊断；戴有Zigbee终端的患者可以得到24小时的体温、脉搏控制；