無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計和應用.pdf

1、本文研究目的是用紅外和震動傳感器采集人員經(jīng)過時產(chǎn)生的信號，用震動和磁敏傳感器采集車輛經(jīng)過時產(chǎn)生的信號，然后傳感器節(jié)點進行信號處理，數(shù)據(jù)融合，識別是人員還是車輛，把結(jié)果通過無線網(wǎng)絡傳送給中心節(jié)點，最后由中心節(jié)點上報給電腦。本文的意義是為將來無線傳感器網(wǎng)絡在交通監(jiān)控中的應用做預先研究。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡總體設計方法如下:其由眾多節(jié)點以移動自組網(wǎng)方式構(gòu)成，網(wǎng)絡包含兩類節(jié)點，即多個傳感器節(jié)點和一個中心節(jié)點。傳感器主要有3類，分別是紅

2、外，震動和磁敏傳感器。它是靜態(tài)網(wǎng)絡，傳感器節(jié)點以單跳的形式將數(shù)據(jù)傳送給中心節(jié)點。中心節(jié)點和傳感器節(jié)點以輪詢和CSMA-CA(載波監(jiān)聽多路復用/碰撞避免協(xié)議)結(jié)合的方式進行通信。為了簡化設計，所有的節(jié)點均具有相同的硬件結(jié)構(gòu)，由節(jié)點是否接傳感器以及節(jié)點上運行的軟件來區(qū)分是中心節(jié)點還是傳感器節(jié)點。在軟件上，中心節(jié)點沒有傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)采集和識別算法，但增加了控制管理以及上傳數(shù)據(jù)給電腦的功能。節(jié)點在硬件和軟件上都采用了低功耗，集成化和模塊化設計

3、，保證了系統(tǒng)的可靠性和靈活擴展性。
　　 硬件設計流程分為五步:架構(gòu)設計、器件選擇、原理圖設計、PCBlayout設計和制版測試。節(jié)點采用基于模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括無線通信模塊、串口通信模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊和電源模塊。
　　 軟件設計分為三個部分:單片機程序，電腦串口調(diào)試軟件，電腦MATLAB程序。單片機程序是網(wǎng)絡協(xié)議和識別算法的載體。具體分為主程序，驅(qū)動和初始化部分，網(wǎng)絡部分，數(shù)據(jù)采集部分，識別算法部分

4、。串口調(diào)試軟件是網(wǎng)上下載的現(xiàn)成軟件。MATLAB程序通過串口接收節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，并且顯示和保存。根據(jù)保存的數(shù)據(jù)，編程實現(xiàn)識別算法。MATLAB還作為初期的識別算法驗證，頻譜分析的軟件平臺，方便把程序移植到單片機中。
　　 硬件和軟件設計完成后，必須經(jīng)過相應的測試。硬件測試是質(zhì)量測試，觀察元器件焊接的情況，通過測試程序初始化硬件來檢測其質(zhì)量。軟件測試是功能測試，檢測網(wǎng)絡建立、網(wǎng)絡維護和數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r和識別結(jié)果的正確率。最后的聯(lián)調(diào)測