基于无线传感器网络环境监测系统的采集节点的软件设计

摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）由一组传感器网络节点组成，它们通过多跳自组织的方式构成无线通信网络系统，传感器节点实时采集分布区域内监测对象的各种信息，最后通过无线通信方式发送至上位机。环境监测是无线传感器网络的一个重要应用领域，传感器节点为搜集某一区域内的环境数据，通常在无人值守情况下工作在恶劣的环境中。传感器节点的软件设计为节点正常工作提供了重要保证。
　　本文主要介绍了一种基于 Zigbee技术的无线传感器网络节点的软件设计方案。节点的软件设计建立在 Zigbee2006协议栈的开发平台之上，本文先对Zigbee2006协议栈做了简要介绍，再对节点总体软件设计做具体阐述，包括设计思想和工作流程。此外，节点通信涉及串口通信协议和无线通信协议，通信协议的制定保证节点数据传输的安全可靠。节点要具备环境数据的采集、数据存储和发送、网络信息的获取和上传、节点的充点管理等这些功能，软件设计实现节点的这些功能，并通过测试完善了这些功能模块。最后，对整个系统的野外实验做了介绍，分析了实验中所出现的问题以及制定以后的改进方案。
　　本系统设计符合初期提出的设计要求，具有实时性、低功耗、可靠性高、可远程控制等优点，在环境监测领域具有广阔的应用前景。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章引言

1.1课题背景

1.2无线传感器网络概述

1.3课题提出及意义

1.4课题来源及主要研究工作

1.5课题设计指标

1.6采集节点的研究现状

1.7论文结构

第二章采集节点硬件平台设计与实现

2.1系统总体设计要求

2.2无线通信协议选择

2.3节点芯片选型

2.4传感器选型

2.5节点模块设计

2.6采集节点硬件设计方案

2.7本章小结

第三章 采集节点总体软件设计

3.1软件平台搭建

3.2 Z-Stack 2006协议栈

3.3采集节点总体软件设计

3.4与数据中转器通信的采集节点的软件设计

3.5通信协议

3.6本章小结

第四章采集节点的各功能模块软件实现和测试

4.1数据采集

4.2数据存储

4.3节点ID获取和上传

4.4网络拓扑信息获取与上传

4.5充电管理

4.6节点的软件测试

4.7本章小结

第五章系统测试

5.1实验器材

5.2实验情况介绍

5.3实验结果及其分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间科研和取得的研究成果