基于WaveMesh的无线传感器网络应用研究

摘要

二十世纪八十年代以来，以计算机技术、光纤及卫星通信技术等为特征的信息化浪潮遍及全球，信息化已经成为衡量一个国家的现代化水平和综合国力的重要指标。众所周知，我国是一个地少人多的国家，农业现代化已经成为我国社会主义现代化建设的重要战略目标之一。农业现代化，即将现代科技应用到农业生产中，从而推动我国农业由传统农业向精细农业转变。近年来设施栽培不断发展，温室面积更是迅速增加，利用无线传感器网络技术，对温室大棚内农作物的温度、湿度、光照、CO2浓度等要素进行精确监测，提高农作物的质量和产量，是精细农业的发展方向。因此，研究基于无线传感器网络的监测系统在温室大棚中的应用对我国的现代化、精细农业有重大意义。监测系统的发展经历从有线到无线，目前的无线监测系统基本上都是基于ZigBee技术，本文中的温室监测系统采用了一种新的私有路由技术WaveMesh，使监测系统成本更低，功耗更小。
　　WaveMesh是一种先进的针对由电池供电的点到点的网络协议。该协议网络结构简单，所有节点地位平等且都能够睡眠，克服了其他网状网络协议如ZigBee要求部分节点（协调器和路由器）不能睡眠的限制。将WaveMesh协议应用于无线传感器网络中，只需对WaveMesh协议的无线模块进行简单配置，就可以按照预设时间周期性地读取网络中所有传感节点的实时数据。
　　本文详细研究了无线传感器网络和温室环境监测系统的发展现状，尝试采用北京博铭达公司设计的私有路由协议WaveMesh技术构建无线传感器网络。在此基础上，主要完成了无线传感器网络节点的软、硬件设计工作。节点采用模块化设计思想，主要包括信息采集模块、无线通信模块及其外围电路等。节点硬件采用AT89S52作为节点的主控芯片，博铭达公司研发的内嵌WaveMesh协议的BM200N集成芯片作为无线通信模块，主控芯片与BM200N之间通过串口进行数据通信和命令发送。使用模拟式温度传感器LM35、湿度传感器HS1101、光照强度传感器5537和CO2传感器MG811对温室信息进行采集，采集数据经ADC0832转换成数字信号。节点软件工作流程，包括数据采集、转换、传输，结合无线通信协议的休眠技术，降低节点功耗。通过一系列的实验证明，本系统能够实现快速组网和数据传输的功能，具有一定的应用前景。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景

1．2 发展历史及研究现状

1．3 无线传感器网络在温室中的应用

1．4 论文的研究内容及论文结构

2．无线传感器网络

2．1 无线传感器网络的体系结构

2．1．1 通信体系结构

2．1．2 网络拓扑结构

2．2 无线传感器网络的主要应用

3．WaveMesh技术

3．1 WaveMesh协议

3．1．1 WaveMesh网络协议链路层的关键技术

3．1．2 WaveMesh休眠技术

3．1．3 WaveMesh网络层协议简介

3．2 WaveMesh技术特点

3．3 WaveMesh网络拓扑结构

3．3．1 网络设备

3．3．2 网络配置

3．4 WaveMesh代替ZigBee模块

4．无线传感器网络节点的总体设计

4．1 节点总体设计方案

4．2 节点硬件设计

4．2．1 单片机选择

4．2．2 A／D转换模块设计

4．2．3 传感器选择

4．2．4 无线通信模块的选择

4．2．5 传感器节点电源供电模块

4．2．6 串口电路设计

4．3 节点模块软件设计

4．3．1 数据采集模块主程序设计

4．3．2 A／D转换模块程序设计

4．4 节点低功耗设计

4．4．1 低功耗硬件设计

4．4．2 低功耗软件设计

5．系统测试与分析

5．1 无线通信模块配置

5．1．1 模块配置工具

5．1．2 配置模式下模块控制块的读写

5．1．3 正常工作模式下模块控制块的修改

5．1．4 无线模块射频性能测试

5．2 系统测试

6．总结

参考文献

作者简介

致谢