【正文】 2 字節(jié)。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。DS18B20 引腳介紹：TO－92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 25，其引腳功能描述見表 21。因為它是數(shù)字輸出，而且只占用一個I/O端口，所以它特別適合于微處理器控制的各種溫度測控系統(tǒng)，避免了模擬溫度傳感器與微處理器接口時需要的A/D轉(zhuǎn)換和較復(fù)雜的外圍電路。作為單總線器件。美國DALLAS半導(dǎo)體公司開發(fā)了一種新技術(shù)——單總線技術(shù)。在本系統(tǒng)中，考慮到現(xiàn)實應(yīng)用的多樣性，設(shè)計采用內(nèi)部和外部傳感器的方式進行數(shù)據(jù)采集?？傮w設(shè)計如圖 23所示：圖23 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點總體設(shè)計 無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作原理利用 AT89C51 組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的工作原理：溫度傳感器 DS18B20 將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)）傳送給 51單片機，然后單片機經(jīng)過處理經(jīng)由 CC2500 的無線發(fā)射模塊發(fā)送給上位機。當(dāng)有多個大電流傳感器接入時，通常使用集成的模擬開關(guān)芯片來實現(xiàn)電源控制。如果是實際應(yīng)用，完全可以直接采用不需要信號調(diào)理電路的數(shù)字式傳感器，而在我們的課題設(shè)計中，則應(yīng)當(dāng)盡量不要使用數(shù)字式傳感器。因此選擇了LTC3400LTC3400還可在輕負載情況下自動轉(zhuǎn)為突發(fā)模式，以節(jié)省電能。綜合以上5點要素，在設(shè)計時選擇Chipcon公司的CC2500無線射頻芯片。采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經(jīng)驗，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達到標(biāo)稱速率的1／3。（3）收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量。（1）發(fā)射功率。電路主要設(shè)定為在3143868和915MHz的ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué)）和SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以容易地設(shè)置為300348 MHz、400464 MHz和800928 MHz的其他頻率。 其 DuoCeiverTM技 術(shù) 使 nRF2401可 以 使 用 同 一 天 線 ， 同 時 接 收 兩 個 不同 頻 道 的 數(shù) 據(jù) 。RF收發(fā)器集成了一個數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps的高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。能滿足本設(shè)計的需要。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。方案二：采用Freescale公司的HCS08，每個HCS08 系列的MCU 都是由HCS08 核加上幾個存儲器以及外設(shè)模塊組成。方案一：采用TI公司推出的一款16位超低功耗單片機MSP430F449，其工作電壓范圍為．6V，并且采用三套獨立的時鐘源，包括高速的主時鐘、低頻時鐘(如32．768kHz)以及DCO片內(nèi)時鐘，可在滿足功能需要的情況下按一定比例降低MCU主時鐘頻率，以降低功耗。該類節(jié)點的能量消耗比采用微控制器大很多，但是其處理能力也強很多，適合圖像等高數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也適合作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點。傳感器模塊負責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本地采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負責(zé)與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量控制模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需要的能量，通常采用微型電池。目前傳感器節(jié)點的軟硬件技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重點。用戶通過管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡(luò)進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。綜上，本文研究的重點問題集中在兩方面，即：低能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件設(shè)計和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議性能的仿真實現(xiàn)及研究。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在未來將是一次性的，因此節(jié)點不僅要成本低廉，而且工作時間要盡可能長。這些節(jié)點被安置在建筑物周圍，能夠有效地按照一定的程序組建成網(wǎng)絡(luò)進行突發(fā)事件(如槍聲、爆炸源等)的檢測，為救護、反恐等行動提供了強力手段。同時，該系統(tǒng)也可以應(yīng)用到一些殘障人士康復(fù)中心，對病人的各類肢體恢復(fù)進展進行精確測量，為設(shè)計康復(fù)方案帶來寶貴的參考依據(jù)。研究人員開發(fā)了基于多個加速度傳感器的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用來進行人體行為模式監(jiān)測，如坐、站、躺、行走、跌倒、爬行等。在病人身上安置體溫采集、呼吸、血壓等測量傳感器，醫(yī)生可以遠程監(jiān)測病人的情況。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛地應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災(zāi)檢測，比較常見的應(yīng)用有：可通過跟蹤珍稀鳥類、動物和昆蟲的棲息、覓食習(xí)慣等進行瀕臨種群的研究等；可在河流沿線分區(qū)域布設(shè)傳感器節(jié)點，隨時監(jiān)測水位及相關(guān)水資源被污染的信息；在山區(qū)中泥石流、滑坡等自然災(zāi)害容易發(fā)生的地方布設(shè)節(jié)點，可提前發(fā)出預(yù)警，以便做好準(zhǔn)備，采取相應(yīng)措施，防止進一步的惡性事故的發(fā)生；可在林區(qū)鋪設(shè)這些傳感器節(jié)點來監(jiān)測森林火警，一旦有危險，可立刻發(fā)出警報，消防人員也可以利用個人數(shù)字助理(PDA)生成監(jiān)測區(qū)域的溫度梯度場，以確定高溫區(qū)域：類似的應(yīng)用還包括化工廠的事故監(jiān)控等。2022年初，中國科學(xué)院召開了關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研討會，共商無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下一步的工作。美國《今同防務(wù)》雜志更認為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，將引起一場劃時代的軍事技術(shù)革命和未來戰(zhàn)爭的變革。2022年10月24日，美國英特爾公司發(fā)布了“基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算發(fā)展規(guī)劃”。第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)采用大量的具有多功能多信息獲取能力的傳感器，在通信方式上采用自組織無線接入，從而構(gòu)成了現(xiàn)代意義的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。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。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。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)。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)。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。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。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。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)嚴重受限。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。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。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。 電池供電。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。 完成由無線傳輸方式實現(xiàn)通信功能。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。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。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。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是由許多空間分布的裝置組