【正文】 需要采用無(wú)線的方式傳輸數(shù)據(jù)。因?yàn)橐獙⑾到y(tǒng)應(yīng)用到多個(gè)辦公樓和鍋爐房之間，所以還要考慮周圍惡劣的環(huán)境所帶來(lái)的干擾。原理圖如圖 22 所示。這樣，由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差，有由于檢測(cè)系統(tǒng)環(huán)境復(fù)雜，檢測(cè)點(diǎn)多，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會(huì)使得檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降，而且這種設(shè)計(jì)要用到復(fù)雜的算法，硬件電路復(fù)雜，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 作 為 未 來(lái) 世 界 的 重 要 技 術(shù) 有 著 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景 ， 但要 想 讓 它 真 正 融 入 到 人 們 生 活 的 每 個(gè) 層 面 ， 還 需 要 我 們 開(kāi) 展 更 多 、 更 全 面 的 研 究 工作 。 目 前 我國(guó) 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 研 究 取 得 了 二 定 的 成 就 ， 支 撐 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 研 究也 取 得 了 一 定 的 進(jìn) 展 ， 如 無(wú) 線 通 信 技 術(shù) 、 芯 片 集 成 技 術(shù) 的 成 熟 和 進(jìn) 步 。 浙 江 大學(xué) 現(xiàn) 代 控 制 工 程 研 究 所 成 立 了 “無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 實(shí) 驗(yàn) 室 ， 聯(lián) 合 相 關(guān) 單 位 專 門從 事 面 向 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 分 布 自 治 系 統(tǒng) 關(guān) 鍵 技 術(shù) 及 協(xié) 調(diào) 控 制 理 論 方 面 的 研 究 。 中 科 院 計(jì) 算 所 (寧 波 )成 立 了 專 門 的 項(xiàng) 目 組 ， 開(kāi) 發(fā) 了 自 己 的系 列 節(jié) 點(diǎn) ， 配 套 協(xié) 議 棧 以 及 網(wǎng) 絡(luò) 管 理 軟 件 ， 以 提 供 一 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 和 研 究 平 臺(tái) 。我 國(guó) 近 幾 年 也 加 快 了 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 研 究 步 伐 ， 中 科 院 上 海 微 系 統(tǒng) 研 究 所 、 沈陽(yáng) 自 動(dòng) 化 所 、 中 科 院 計(jì) 算 所 、 軟 件 所 、 電 子 所 和 合 肥 智 能 所 等 科 研 機(jī) 構(gòu) ， 哈 爾 濱 工業(yè) 大 學(xué) 、 清 華 大 學(xué) 、 北 京 郵 電 大 學(xué) 、 浙 江 大 學(xué) 、 國(guó) 防 科 技 大 學(xué) 和 中 國(guó) 科 技 大 學(xué) 等 院校 在 國(guó) 內(nèi) 較 早 地 展 開(kāi) 了 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 研 究 。 它 是 將 節(jié) 點(diǎn) 安 置 在 建 筑 物 周 圍 ， 按 照 一 定 的 程序 組 建 成 網(wǎng) 絡(luò) 進(jìn) 行 突 發(fā) 事 件 的 的 檢 測(cè) ， 經(jīng) 鑒 定 其 精 度 可 達(dá) lm， 反 應(yīng) 時(shí) 間 短 于 3秒 ，為 救 護(hù) 、 反 恐 提 供 了 有 力 的 輔 助 手 段 。 2022年 美 國(guó) BEA系 統(tǒng) 公 司 為 提 高 美 軍 的 電 子 戰(zhàn) 能 力 而 研 發(fā) 的 “狼 群 地 面 無(wú)線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 是 一 個(gè) 典 型 的 無(wú) 線 傳 感 器 電 磁 信 號(hào) 監(jiān) 測(cè) 網(wǎng) 絡(luò) ， 它 具 有 多 功 能 電 子戰(zhàn) 能 力 ， 不 僅 可 以 監(jiān) 聽(tīng) 地 方 雷 達(dá) 和 通 信 ， 分 析 地 方 的 網(wǎng) 絡(luò) 和 系 統(tǒng) 的 運(yùn) 動(dòng) ， 還 可 干 擾敵 方 發(fā) 射 機(jī) 或 用 算 法 包 來(lái) 滲 透 敵 方 的 計(jì) 算 機(jī) 。 2022年 3月 英 特 爾 公 司演 示 了 家 庭 護(hù) 理 的 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 。2022年 ， 美 國(guó) 加 州 大 學(xué) 伯 克 利 分 校 Intel實(shí) 驗(yàn) 室 和 大 西 洋 學(xué) 院 聯(lián) 合 在 大 鴨 島 上部 署 了 用 來(lái) 監(jiān) 測(cè) 島 上 海 鳥(niǎo) 生 活 習(xí) 性 的 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) ， 它 們 使 用 了 包 括 光 、 濕 度 、氣 壓 計(jì) 、 紅 外 傳 感 器 、 攝 像 頭 在 內(nèi) 的 近 lO種 類 型 的 傳 感 器 ， 系 統(tǒng) 通 過(guò) 自 組 織 無(wú) 線網(wǎng) 絡(luò) ， 將 數(shù) 據(jù) 傳 輸 到 100mP}’的 基 站 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) ， 再 由 此 經(jīng) 衛(wèi) 星 傳 輸 至 加 州 的 服 務(wù) 器進(jìn) 行 分 析 研 究 。 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 隨 機(jī) 布 設(shè) 、 自 組 織 和 環(huán) 境 適 應(yīng) 能 力 強(qiáng)等 特 點(diǎn) 使 其 在 軍 事 、 環(huán) 境 監(jiān) 測(cè) 、 智 能 交 通 、 醫(yī) 療 設(shè) 備 、 智 能 家 居 等 各 個(gè) 領(lǐng) 域 和 其 他商 業(yè) 領(lǐng) 域 都 有 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景 和 很 高 的 應(yīng) 用 價(jià) 值 。在 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 中 ， 數(shù) 據(jù) 傳 輸 具 有 很 強(qiáng) 的 方 向 性 。 基 于網(wǎng) 絡(luò) 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 的 可 變 性 ， 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 具 有 自 組 織 、 自 配 置 的 能 力 喁 1。由 于 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 中 節(jié) 點(diǎn) 節(jié) 能 的 需 要 ， 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 可 以 在 工 作 和 睡 眠 狀 態(tài) 之間 切 換 ， 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 隨 時(shí) 可 能 由 于 各 種 原 因 發(fā) 生 故 障 而 失 效 ， 或 者 添 加 新 的 傳 感器 節(jié) 點(diǎn) 到 網(wǎng) 絡(luò) 中 ， 這 些 情 況 的 發(fā) 生 都 使 得 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 在 使 用 中 很 容易 發(fā) 生 變 化 。隨 著 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 的 微 型 化 ， 在 設(shè) 計(jì) 中 大 部 分 節(jié) 點(diǎn) 的 能 量 靠 電 池 提 供 ， 其 能 量 有限 ， 而 且 由 于 條 件 限 制 ， 難 以 在 使 用 過(guò) 程 中 給 節(jié) 點(diǎn) 更 換 電 池 ， 所 以 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 的 能量 限 制 是 整 個(gè) 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 計(jì) 的 瓶 頸 ， 它 直 接 決 定 了 網(wǎng) 絡(luò) 的 工 作 壽 命 冊(cè) ； 另 一方 面 ， 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 的 計(jì) 算 能 力 和 存 儲(chǔ) 能 力 都 較 低 ， 使 得 其 不 能 進(jìn) 行 復(fù) 雜 的 計(jì) 算 和 數(shù)據(jù) 存 儲(chǔ) ， 因 而 對(duì) 于 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 研 究 者 們 提 出 了 挑 戰(zhàn) ， 它 們 必 須 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 單 有 效的 路 由 協(xié) 議 等 ， 來(lái) 適 用 于 無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 。傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 傳 感 器 傳 輸 速 率 低 1， 通 信 距 離 近 j一 般 只 有 幾 十 到 幾 百 米 a由于 傳 感 器 往 往 工 作 在 環(huán) 境 惡 劣 地 區(qū) ， 更 多 地 受 到 高 山 、 建 筑 物 、 障 礙 物 等 地 勢(shì) 地 貌以 及 風(fēng) 雨 雷 電 、 潮 濕 、 水 浸 等 自 然 環(huán) 境 的 影 響 ， 一 方 面 造 成 傳 感 器 間 的 通 信 不 可 靠 ，另 一 方 面 可 能 使 傳 感 器 出 現(xiàn) 故 障 、 甚 至 損 壞 嘲 。 在 這 個(gè)定 義 中 ， 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 實(shí) 現(xiàn) 了 數(shù) 據(jù) 采 集 、 處 理 和 傳 輸 的 三 種 功 能 ， 而 這 正 對(duì) 應(yīng) 著 現(xiàn) 代信 息 技 術(shù) 的 三 大 基 礎(chǔ) 技 術(shù) ， 即 傳感器技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和 通信技術(shù)。 它 的 英 文 是 Wireless Sensor Network, 簡(jiǎn) 稱 WSN。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的要求和設(shè)計(jì)需要本次論文設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)辦辦公室溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集室內(nèi)溫度信息，并將數(shù)據(jù)按一定的格式傳回控制機(jī)進(jìn)行分析處理。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。為達(dá)到實(shí)時(shí)、無(wú)人值守、不需重新布線的目的，所選用的傳感器應(yīng)該是有源的、準(zhǔn)實(shí)時(shí)、低功耗和便于安裝的。第 1 章 緒論 課題研究的目的和意義目前，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和無(wú)線溫度采集系統(tǒng)中，要使用大量的基于不同物理機(jī)制的傳感器，且監(jiān)控和采集的對(duì)象多而分散。為此, 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)在考慮硬件資源非常有限的條件下,選用無(wú)線射頻收發(fā)芯片nRF24L01 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備,該設(shè)備實(shí)現(xiàn)能耗低、成本小的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)。由于體積、成本和功耗等原因, 實(shí)際資源的使用受到限制。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本、能耗低的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。 smart home目錄引言 ......................................................................1第 1 章 緒論 ...............................................................2 課題研究的目的和意義 ................................................2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................2 課題研究的主要內(nèi)容 ...................................................4第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .......................................................52．1 系統(tǒng)方案的論證 .....................................................52．2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則 ...................................................62．3 系統(tǒng)方案的選擇 .....................................................6第 3 章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) .................................................8 系統(tǒng)電路主要硬件元件介紹 ............................................8 本系統(tǒng)的硬件電路 ....................................................13 單片機(jī)串口電路設(shè)計(jì) .................................................16 溫度控制電路設(shè)計(jì) ....................................................17第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................................19 按鍵處理程序設(shè)計(jì) ....................................................19 液晶顯示程序設(shè)計(jì) ....................................................20 溫度采集程序設(shè)計(jì) ....................................................20 報(bào)警處理程序設(shè)計(jì) ...................................................20 發(fā)射端主程序設(shè)計(jì) ....................................................21 接收端主程序設(shè)計(jì) ....................................................23結(jié)論與展望 ...............................................................24致謝 .....................................................................25參考文獻(xiàn) .................................................................26附錄 A 基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)射模塊電路 .....................27附錄 B 基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)接收模塊的硬件原理圖 .................28附錄 C 系統(tǒng)軟件程序 ......................................................29附錄 D 參考文獻(xiàn)摘要 ......................................................44附錄 E 引用外文文獻(xiàn)及翻譯 ................................................47插圖清單圖 21 方案一原理框圖 ..........................................................................................................................5圖 22 方案二原理框圖 ..........................................................................................................................6圖 23 本系統(tǒng)采用的電路方案框圖 ......................................................................................................7圖 31 DS18B20 引腳分布圖 ................................................