【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計題目：無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計姓　 名： 學(xué)　 號： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指 導(dǎo) 教 師： 聯(lián) 系 老 師： 年 月 日XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 學(xué)院： 學(xué) 號： 班級： 姓 名： 一、主要內(nèi)容和基本要求內(nèi)容：課題的研究無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計?；疽螅?完成無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計。 由單片機系統(tǒng)構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。 完成由無線傳輸方式實現(xiàn)通信功能。 電池供電。重點研究的問題：無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信協(xié)議。二、主要參考資料 [1] （2）[M].北京:航空航天大學(xué)出版社，2022 年 1 月第一版.[2] 王為青，程國鋼，單片機 Keil Cx51 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2022 年 2 月第一版.[3] [M]..北京:電子工業(yè)出版社，2022 年 1 月[4] [5]Jeongwork[J].CommunicationsMagazine,2022,40:3849.[6] Flash 文件系統(tǒng)[J].北京:單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2022(1):1922.[7] 溫泉,李炳煜, GPRS 的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)解決方案[J].北京:現(xiàn)代電子技術(shù)，2022,29(23):1517,20.[8] 凌潔, 基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的電力流動收費系統(tǒng)解決方案[J].安徽:安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2022 年 1 月.[9] 于洋，基于無線射頻通信及 GPRS 技術(shù)的熱網(wǎng)監(jiān)控系[J].北京：儀表技術(shù)與傳感器，2022 年 03 月.[10] 蓋成志，基于 GPRS 的遠(yuǎn)程水文監(jiān)測[J].西安:中國西部科技，2022/09.三、進(jìn)度要求第一周：搜集資料，規(guī)劃方案，準(zhǔn)備開題答辯第二周：電路設(shè)計方案的確定，采購元器件第三周：熟悉單片機的集成開發(fā)環(huán)境第四周：單片機外圍電路設(shè)計第五周：數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計第六周：熟悉通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議第七周：完成編寫單片機串口與通信模塊程序的源代碼和調(diào)試第八周：完成串口的調(diào)試，總結(jié)查看前一段的畢設(shè)工作，準(zhǔn)備期中檢查第九周：節(jié)點系統(tǒng)程序設(shè)計第十周：完成對軟件部分的調(diào)試第十一周：基本實現(xiàn)節(jié)點的功能第十二周：完成總體調(diào)試并實現(xiàn)各種功能第十三周：完成論文初稿第十四周：修改論文查找錯誤第十五周：修改論文準(zhǔn)備答辯第十六周：畢業(yè)設(shè)計答辯摘 要無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種以通信為中心無線網(wǎng)絡(luò)。通過使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)人們可以實現(xiàn)信息的快速、大范圍、自動化的采集和傳輸。它可以廣泛的應(yīng)用于國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、物流領(lǐng)域、高效農(nóng)業(yè)、智能交通、醫(yī)療保健、制造業(yè)等領(lǐng)域。本設(shè)計是基于 AT89C51 單片機無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計，通過 DS18B20 的溫度傳感器采集溫度并經(jīng)過 AT89C51 單片機的處理傳送出去。整個設(shè)計采用了仿真電路和程序編寫。第一部分是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概況和未來，第二部分是無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件設(shè)計，第三部分是無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞： DS18B20，AT89C51，射頻，低功耗AbstractWireless sensor work is a municationscentric, nonwireless work infrastructure. Wireless sensor works by using the information that people can achieve rapid, largescale, automated collection and transmission. It can be widely used in national defense, environmental monitoring, logistics, high efficiency agriculture, transportation, health care, manufacturing and other fields.In this paper, based on AT89C51 microcontroller design of wireless sensor work node. DS18B20 collected by the temperature sensor temperature and after processing send out AT89C51 microcontroller. The design uses only the simulation circuit and programming.This article first describes the development of wireless sensor works and the future. The second section describes the wireless sensor work node hardware design. The third section describes the wireless sensor work node software design.Key words: DS18B20, AT89C51, RF, low power consumption目錄摘 要 IABSTRACTII引言 11 緒論 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程 3 無線傳感器技術(shù)的應(yīng)用與研究 4 論文研究的內(nèi)容 52 無線傳感器 網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點的硬件設(shè)計 5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5 無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu) 6 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計方案論證 7 方案展示 7 最終確定的方案 10 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作原理 10 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計 10 傳感器單元 10 DS18B20 10 DS18B20 的使用方法 12 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 12 DS18B20 的通信協(xié)議 14 DS18B20 控制方法 16 DS18B20 具體電路 17 處理器模塊 17 主控制器 AT89C51 的基本結(jié)構(gòu) 18 AT89C51 引腳及其功能 18 電源模塊 19 射頻模塊 20 無線射頻芯片 CC250020 射頻單元與單片機的連接 21 串口設(shè)計 21 串口的任務(wù) 21 串口的波特率 22 串口有關(guān)的寄存器 22 串口的電路設(shè)計 233 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計 23 開發(fā)環(huán)境 23 節(jié)點軟件設(shè)計 24 設(shè)計功能 24 數(shù)據(jù)采集部分的主程序設(shè)計 25 讀出溫度子程序 26 顯示溫度子程序 274 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信設(shè)計 29 射頻通信設(shè)計 29 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與其他節(jié)點之間的通訊設(shè)計 29 數(shù)據(jù)通信包設(shè)計 325 仿真結(jié)果與分析 33 PROTEUS 33 仿真輸出 34 軟件程序仿真結(jié)果 34 電路仿真結(jié)果 34 仿真結(jié)果分析 36結(jié)論 37致謝 38參考資料 39引言無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是近年來得到迅速發(fā)展和普遍重視的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了極其深刻的影響。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)代無線通信技術(shù)、微型傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機地融為一體，已經(jīng)是近幾年來國內(nèi)外研究的熱點，引起了世界上許多國家軍界、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，其應(yīng)用前景十分廣闊。1 緒論傳感器的定義根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB766587是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。而近年來對傳感器的需求越來越復(fù)雜，單個傳感器已經(jīng)基本不能滿足同益增長的復(fù)雜要求。所以將多種傳感器構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為研究的熱點。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是由許多空間分布的裝置組成的一種計算機網(wǎng)絡(luò)，這些裝置使用傳感器監(jiān)控不同位置的條件(比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物)。通常這些裝置很小很便宜，以便可以大量制造和部署，因此它們的資源(能源、存儲、計算速度和帶寬)嚴(yán)重受限。每個裝置都具備一個無線電收發(fā)器、一個很小的微控制器和一個能源(通常為電池)。這些裝置互相幫助，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭慌_監(jiān)控計算機。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器以Ad Hoe方式構(gòu)成的有線或無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，大部分是以有線方式構(gòu)建，這是因為有線方式的傳輸帶寬，傳輸速度快，誤碼率低，構(gòu)建簡單等優(yōu)點。但是這些優(yōu)點對于傳感器來說并不重要，這是因為傳感器的數(shù)據(jù)傳輸率低，要求帶寬窄，而誤碼率問題可以通過糾錯與編碼方式降低。所以，在傳感器網(wǎng)絡(luò)方面采用有線傳輸模式并不是最好的選擇。我們注意到傳感器是為了監(jiān)控不同位置的條件，比如溫度、聲音、振動，壓力、運動的信息，所以其安裝位置一般來說都是具有典型代表性的。特別對于一些特定環(huán)境中，例如古建筑、惡劣的污染壞境，布線困難或者無法布線的情況，采用無線方式傳感器網(wǎng)絡(luò)是較為合適的。山于傳感器種類繁多，其數(shù)據(jù)特性也各不相同。所以構(gòu)造一個萬能的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上非常復(fù)雜，代價也很高。因此構(gòu)造一些較小的，靈活的子網(wǎng)絡(luò)，再由這些子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造一個大的網(wǎng)絡(luò)成為較為通用的做法。當(dāng)前無線傳輸設(shè)備小型化，低功耗化，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種獨立出現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡(luò)，它的基本組成單位是節(jié)點，這些節(jié)點集成了傳感器、微處理器、無線接口和電源四個模塊。傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中業(yè)已成熟的解決方案可以借鑒到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中來。但是基于光線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的用途和優(yōu)點，開發(fā)專用的通信隊議和路由算法已經(jīng)成為了當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)急待研究的課題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括了大面積的空間分布：比如在軍事應(yīng)用方面，可以將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在戰(zhàn)場上跟蹤敵人的軍事行動，智能化的終端可以被大量地裝在宣傳品、子彈或炮彈殼中，在目標(biāo)地點撒落下去，形成大面積的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。（2）源受限制：網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的電源是有限的，網(wǎng)絡(luò)大多工作在無人區(qū)或者對人體有傷害的惡劣環(huán)境中，更換電源幾乎是不可能的事，這勢必要求網(wǎng)絡(luò)功耗要小以延長網(wǎng)絡(luò)的壽命，而且要盡最大可能的節(jié)省電源消耗。（3）網(wǎng)絡(luò)的自動管理和高度協(xié)作性：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)處理由節(jié)點自身完成，這樣做的目的是減少無線鏈路中傳送的數(shù)據(jù)量，只有與其他節(jié)點相關(guān)的信息才在鏈路中傳送。以數(shù)據(jù)為中心的特性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的又一個特點，由于節(jié)點不是預(yù)先計劃的，而且節(jié)點位置也不是預(yù)先確定的，這樣就有一些節(jié)點由于發(fā)生較多錯誤或者不能執(zhí)行指定任務(wù)而被中止運行。為了在網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)視目標(biāo)對象，配置冗余節(jié)點是必要的，節(jié)點之間可以通信和協(xié)作，共享數(shù)據(jù)，這樣可以保證獲得被監(jiān)視對象比較全面的數(shù)據(jù)。（4）以數(shù)據(jù)為中心：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，人們只關(guān)心某個區(qū)域的某個觀測指標(biāo)的值，而不會去關(guān)心具體某個節(jié)點的觀測數(shù)據(jù)。以數(shù)據(jù)為中心的特點要求傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計必須以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心。（5）網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)拓?fù)?、多跳路由：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障從運行網(wǎng)絡(luò)中退出；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動態(tài)拓?fù)浣M織功能。由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通信距離有限，如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點進(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點進(jìn)行路。無線技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的直接推動力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是由傳感器網(wǎng)絡(luò)開始的，從年代上，傳感器網(wǎng)絡(luò)大致可以分為四代。早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳感器采用點對點的通信方式，這樣所連接的傳感器便構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)的雛形，我們可