应用于采煤机械的无线传感器网络的研究与设计

摘要

无线传感器网络（WSN）被认为是本世纪最具有潜力的技术之一，它是集无线通信技术、无线传感器、微电子技术、计算机语言等多种技术为一体的技术，以其先进的理念和广阔的应用前景受到了各界的高度关注。无线传感器网络具有体积小、成本低、组网灵活等优点，所以在军事、灾难救援、生态监控、医疗、智能交通都得到了十分广泛的应用。随着对无线传感器网络研究的深入，其应用领域也将更加广泛。通过无线传感器节点采集信号，对部署领域进行监测，省去了布线的过程，减少了监测区域内传感器范围的限制，使得传感器网络可以灵活的运用于各个领域。目前，应用于无线传感器网络的网络通信协议主要有ZigBee、WiFi、UWB和Bluetooth，与其他几种无线通信技术相比，ZigBee技术的最显著的优势为低功耗、自组网和低成本等，能够以最低的功耗及时收发节点间的信息，已成为首选的通信协议。
　　本文首先对研究背景和意义进行介绍，然后概述了无线传感器网络的发展概况、现状及其结构和特点。通过讨论ZigBee的技术背景以及ZigBee协议的结构，掌握了ZigBee的技术优势，将其作为无线传感器网络的核心技术。随后提出了以 CC2530为核心应用于采煤机械监测系统的框架设计，介绍了一种针对振动监测的无线传感器网络节点的框架设计方案，并对节点的硬件进行了设计。通过IAR Embedded Workbench平台设计出应用于采煤机械振动监测的软件，并对软件进行调试，成功解决了无线传感器网络节点的数据采集、处理以及收发的问题，并能实现节点的互联。通过测试发现系统基本能够实现预期的目标。最后对前面的工作进行了总结，同时提出系统中存在的不足，展望了基于无线传感器网络在实时监测系统的发展远景。

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1.绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 无线传感器网络国内外研究现状

1.3 无线传感器网络概述

1.4 本文工作安排

2.ZigBee技术及其协议栈

2.1 ZigBee通信技术

2.2 ZigBee网络

2.3 ZigBee协议栈

3.系统的硬件设计

3.1 硬件系统总体设计

3.2 硬件系统设计要求

3.3 硬件电路设计

3.4传感器节点PCB设计

4.系统的软件设计

4. 1 软件开发平台简介

4.2 Z-Stack开发步骤

4.3 节点模块软件设计

4. 4 本章小结

5.系统调试及运行结果

5. 1 系统仿真调试

5. 2 测试分析

5. 3 本章小结

6.总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的成果

致谢