基于Wi-Fi的无线传感器采编网络的设计与实现

摘要

随着社会的发展，无线通信已成为当今人们生活必不可少的部分，以往传统的有线传输暴露了维护成本高、架设难度大、移动性差等缺点，而无线通信突破了时间和空间的限制，摆脱了线路的束缚，施工难度低，移动灵活，加上无线通信技术的不断更新迭代，可应用领域也越来越广，技术也越来越成熟，极大改善了传统通信模式。
　　本文设计的无线传感网络以CC3200为无线转发模块，配合传感器信号采编模块、无线控制器、无线热点(AP)以及上位机实现对传感器信号的采编以及数据的无线传输。文章先对本课题的研究背景出发，介绍了国内外在无线领域的研究现状及现阶段常见的无线技术，随后详细介绍了Wi-Fi作为无线通讯的一个主要领域，涉及到的相关指标以及无线组网技术。文章的主要内容为无线组网、硬件电路设计以及模块与上位机软件的设计。硬件部分主要为采编模块以及无线转发模块相关元器件的选型及布板，软件部分主要包括无线转发模块程序的编写以及上位机配合使用的模块控制与数据收发软件的编写。无线转发模块的程序主要开发部分为UART中断程序的编写以及基于TCP/IP协议下信号数据的无线发送以及上位机下发命令的接收与判断，上位机程序采用了.NET平台下的C＃语言编写，使用Socket编程以及WinForm界面技术，实现对无线转发模块的控制以及数据的接收与保存。随后对系统进行部分测试与总体测试，对出现的问题进行分析与解决。最后对全部工作进行总结，提出下一步计划。
　　系统测试表明，本文设计的无线传感采编网络可以满足多终端同时传输的需求，传输精度得益于TCP/IP协议，可以保证极高的准确率，通信距离远，满足实际项目需求。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题研究的背景及意义

1．2国内外发展现状

1．2．1国内发展现状

1．2．2国外发展现状

1．3无线局域网(WLAN)

1．3．1与传统无线技术的对比

1．3．2 WLAN的组成部分

1．3．3 WLAN帧类型和长度

1．3．4 IEEE 802．11 b／g／n

1．4无线射频

1．4．1 RF相关理论

1．4．2 WLAN天线

1．5论文的主要内容

2总体方案设计

2．1系统整体方案设计

2．2采编模块的选型

2．3无线转发模块的选型

2．4无线组网

2．4．1以太网供电(PoE)

2．4．2 AP信道的分配

2．4．3无线传感器接入点的分配

2．5上位机接收端设计

2．6本章小结

3系统硬件设计

3．1采编模块设计

3．1．1模数转换电路设计

3．1．2 RS-232电路设计

3．1．3 FPGA采集模块设计

3．2无线转发模块设计

3．2．1时钟电路设计

3．2．2供电电路设计

3．2．3 WIFI射频电路设计

3．3本章小结

4系统软件设计

4．1 TCP／IP通信协议

4．2 CC3200软件设计

4．2．1UART中断程序设计

4．2．2无线发送与命令接收程序设计

4．3上位机软件设计

4．3．1模块控制与数据接收软件设计

4．3．2串口调试软件设计

4．4本章小结

5．1上位机软件测试

5．1．1串口调试软件测试

5．1．2模块控制与数据接收软件测试

5．2 CC3200模块测试

5．3采编模块测试

5．4系统总体测试

5．5本章小结

6总结和展望

6．1全文总结

6．2下一步工作建议与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢