基于WSN的配电柜温度监测系统的研制

摘要

无线传感器网络可以将客观世界的物理信息同公共或私有传输网络连接在一起。本文设计并实现了一种基于无线传感器网络的配电柜温度监测系统，具有操作简便、稳定性高、系统待机时间长等特点。
　　 首先，本文讲述了系统的主要架构。本系统主要由中央控制器、温度探测器组成。在配电柜的工作现场，用户可以通过中央控制器来方便的查看温度探测器的数据，配置温度探测器的状态;同时，用户可以连接以太网/Wi-Fi或GPRS模块，通过中央控制器将数据传送至本地或者远程服务器，并且接收来自本地或者远程服务器的指令。
　　 其次，本文详细介绍了中央控制器的硬件设计和驱动程序设计。中央控制器基于友善之臂公司生产的mini2440核心板制作，外围扩展电源模块、GPRS模块、DM9000网络接口模块、LCD显示及驱动模块、USB接口模块、串口/485/SPI模块、通用IO模块等。同时，还以CC2500为例，介绍了基于Linux的中央控制器驱动层程序设计。
　　 第三，本文介绍了基于Qt的中央控制器用户空间程序设计，重点介绍了中央控制器的数据处理流程、伪时间同步机制、控制系统通信接口、GPRS及以太网发送接收机制、报警短信发送流程、UI设计及美化等。
　　 最后，本文介绍了温度探测器的硬件和软件设计。硬件设计主要包括射频模块、主控芯片以及温度检测、欠压检测等部分;软件设计主要包括数据采集模块、通信格式、通信处理模块、数据缓冲机制、Flash的使用等。温度探测器采用了类似于LwIP协议栈中的pbuf结构，当数据在层与层之间传输时效率较高。同时，由于温度探测器需要具有较低的功耗，本文从软硬件两方面讨论了温度探测器的低功耗设计。
　　 本系统在软硬件设计时均考虑了较高的通用性，不仅仅可以用于温度网络检测系统中。通过更改传感器模块，也可用于其它参数的测控网络中，具有较高的实用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及实际意义

1．2 国内外研究现状及技术概述

1．2．1 无线传感器网络研究现状

1．2．2 嵌入式Linux研究现状

1．2．3 Qt概述

1．3 系统结构概述

1．4 课题章节安排及创新点

第2章 中央控制器硬件及驱动设计

2．1 中央控制器功能介绍

2．2 中央控制器硬件设计

2．3 中央控制器驱动设计

2．3．1 CC2500加载与卸载

2．3．2 CC2500初始化与释放

2．3．3 CC2500读写操作

2．3．4 CC2500中断操作

2．3．5 CC2500的IOCTL操作

2．4 中央控制器U-BOOT移植

2．5 使能RTC模块配置系统时间

第3章 中央控制器应用程序设计

3．1 模块划分及数据处理流程

3．2 中央控制器与温度探测器伪时间同步机制

3．3 CC2500数据发送与接收

3．4 GPRS数据、短信发送与接收

3．4．1 GPRS数据发送

3．4．2 GPRS数据接收

3．4．3 短信发送

3．5 以太网数据发送与接收

3．6 中央控制器与后台控制系统通信接口

3．7 中央控制器数据库设计

3．8 UI设计及美化

3．8．1 UI设计

3．8．2 系统操作界面设计

3．8．3 线形图显示设计

第4章 温度探测器设计

4．1 温度探测器功能概述

4．2 温度探测器硬件设计

4．2．1 射频模块设计

4．2．2 主控芯片设计

4．2．3 温度传感器材料选用

4．2．4 电源、温度检测、欠压检测

4．3 温度探测器软件设计

4．3．1 温度探测器软件设计概述

4．3．2 数据采集

4．3．3 温度探测器与中央控制器通信格式

4．3．4 数据处理

4．3．5 数据缓冲机制

4．3．6 温度探测器中Flash的使用

4．4 温度探测器软硬件低功耗设计

4．4．1 PIC24FJ64GA002低功耗设计

4．4．2 CC2500低功耗设计

4．4．3 其他硬件电路低功耗设计

4．5 系统功耗计算

第5章 总结及展望

5．1 研究总结

5．2 不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与的项目