基于FPGA和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、水在人類的生產(chǎn)和生活中起著重要的作用,但隨著科技的發(fā)展,工業(yè)化、城市化的加快,人類將面臨水資源短缺、污染嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。水質(zhì)監(jiān)測作為保護(hù)和管理水資源的重要手段顯得越來越重要。目前國內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)是在水源地建立子站,傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過有線的方式傳送給監(jiān)控站,然而這種方式不僅需要很高的成本,而且施工和維護(hù)都極不方便。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)的快速發(fā)展,人們對于水質(zhì)監(jiān)測的要求也變得越來越高。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)雖然可以完成數(shù)據(jù)的采集、處理和收

2、發(fā)等任務(wù),但卻有著數(shù)據(jù)處理能力差、效率低、靈活性差等缺點(diǎn),FPGA的出現(xiàn)打破了這一僵局,其強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)處理能力、龐大的內(nèi)部資源和豐富的管腳可以進(jìn)一步改善節(jié)點(diǎn)的功能,充分展示兩者的優(yōu)勢。
　　本課題對傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),將其改進(jìn)成一種基于FPGA和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測,不僅解決了其布線和組網(wǎng)困難等問題,還利用FPGA可定制的特點(diǎn),設(shè)計出低功耗、低成本和微型化的傳感器節(jié)點(diǎn),進(jìn)一步降低成本。<

3、br>　　本監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的重點(diǎn)為傳感器節(jié)點(diǎn),選取溫度、pH值和電導(dǎo)率三個水質(zhì)參數(shù)作為監(jiān)測對象,將FPGA和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,以EP2C5Q208C8芯片為核心,選用能很好移植ZigBee協(xié)議的CC1100無線射頻芯片作為射頻模塊,利用SOPC技術(shù)構(gòu)建片上系統(tǒng),定制了一些控制模塊IP核,并為各模塊編寫驅(qū)動程序,使節(jié)點(diǎn)具備數(shù)據(jù)采集和收發(fā)功能。組建簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),利用VB設(shè)計了一個集數(shù)據(jù)接收、顯示、存儲等功能于一體的上位機(jī)顯示界