基于arm的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書</p><p>　　題 目：基于ARM的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p>　　原始依據(jù)：隨著通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如科學(xué)勘查、情報(bào)收集、安全監(jiān)控等。不管是工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是網(wǎng)絡(luò)通信，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)都越來(lái)越被重視，同時(shí)，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是ARM系統(tǒng)的快速發(fā)展，高檔微

2、處理器被逐漸應(yīng)用于各種通訊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，尤其是實(shí)時(shí)性要求高的通訊領(lǐng)域。ARM微處理器應(yīng)用于傳感器節(jié)點(diǎn)中，可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)效率、深化無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們提出了這個(gè)課題：基于ARM的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求）：</p>

3、<p><b>　　功能要求</b></p><p>　　(1) 系統(tǒng)以ARM7系統(tǒng) LPC2214作為硬件開發(fā)平臺(tái)</p><p>　　(2) 系統(tǒng)可采用模塊化的設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　(3) 系統(tǒng)測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、可靠性高、堅(jiān)固耐用、精巧大方。</p><p>　　(4) 系統(tǒng)通用

4、性強(qiáng)。 </p><p>　　(5) 系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，要求設(shè)計(jì)容量足夠大，滿足今后的擴(kuò)充需要。</p><p>　　(6) 系統(tǒng)操作方便，性能價(jià)格比高。</p><p>　　(7) 抗干擾能力強(qiáng)，能在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下可靠運(yùn)行。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　根據(jù)功能要求

5、進(jìn)行技術(shù)方案設(shè)計(jì)。</p><p>　　進(jìn)行硬件系統(tǒng)選型和設(shè)計(jì)（包括LPC2214、SP708S等）。</p><p>　　掌握ARM7系統(tǒng) LPC2214的設(shè)置與應(yīng)用。</p><p>　　抗干擾能力強(qiáng)，能在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下可靠運(yùn)行。</p><p>　　撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，列出系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)備清單。</p><p><

6、;b>　　日程安排：</b></p><p>　　1、（3周）畢業(yè)實(shí)習(xí)。要求：上網(wǎng)、找書、看雜志，收集課題的有關(guān)資料。</p><p>　　2、（4-5周）方案設(shè)計(jì)，確定總體方案，寫開題報(bào)告，開題。</p><p>　　3、（6-8周）選擇硬件，完成原理圖設(shè)計(jì)及軟件流程圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　4、（9周，10周）軟硬件

7、調(diào)試。</p><p>　　5、（12周）完成論文初稿。</p><p>　　6、（13-14周）撰寫論文。</p><p>　　7、（15-16周）答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯。（答辯時(shí)間最后以學(xué)院通知為準(zhǔn)）。</p><p>　　四、主要參考文獻(xiàn)和書目</p><p>　　[1]周立功. ARM與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程.北京：北

8、京航空航天大學(xué)出版社.2004.</p><p>　　[2]文漢云.吳修德。基于無(wú)線通訊技術(shù)的傳感器系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用.北</p><p>　　京：自動(dòng)化與儀器儀表.2005，（1）</p><p>　　[3]哈爾濱高訊通科技有限公司.nRF905技術(shù)手冊(cè).Single chip 433/868/915 MHZ Transceiver[Z].2000</p

9、><p>　　[4]鮑華。吳促城，申飛.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).合肥，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)。230026</p><p>　　[5]陳雄，杜以書，唐國(guó)新，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 上海：旦大學(xué)電子工程系智能控制研究室。2004332007.</p><p>　　[6]孫雨耕，張靜，孫永進(jìn)，房朝暉.無(wú)線自組傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2004. </p

10、><p>　　[7]李建中，李金寶，石勝飛.傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問(wèn)題與進(jìn)展[J].2003版社，2000.</p><p>　　[8]肖健，呂愛琴，陳吉忠等無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的關(guān)鍵性問(wèn)題｛J｝.自傳感器世界.2004,10（7）：45～47.</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： </p><p>　　2011年3月15

11、 日</p><p>　　注：本表可自主延伸，各專業(yè)根據(jù)需要調(diào)整。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　介紹基于ARM微控制器的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。給出了以ARM7系列LPC2214芯片為核心的硬件設(shè)計(jì)的原理框圖，詳細(xì)闡述了紅外傳感電路、射頻通訊電路、外圍接口電路的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸流程。該傳感器節(jié)點(diǎn)具有配置簡(jiǎn)單、

12、擴(kuò)展方便、可靠性高的特點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用，它是目前信息領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對(duì)它的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景非?？春谩Ｗ詣?dòng)配置的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在大范圍內(nèi)用于收集、處理和發(fā)布復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元是節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是一個(gè)微型的嵌入式系統(tǒng)，它通過(guò)攜帶能量有限的電池或者利用自然條件等供電方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集或接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)或發(fā)送。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的終端和路由的雙重功

13、能，除了進(jìn)行本地信息搜集和數(shù)據(jù)處理外，還要對(duì)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和融合等處理，同時(shí)與其他節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成一些特定任務(wù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：ARM：微處理器LPC2214；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on ARM micro controll

14、er introduced the sensor network node design scheme. Is given based on ARM7 series LPC2214 chips for the core of hardware design, this paper expounds the principle diagram infrared sensor circuit, rf communications circu

15、it, peripheral interface circuit design and data transmission process. The sensor node configuration simple, expand with convenient, the reliability high characteristic. Sensor network can realize the data acquisition qu

16、antization, processing fusion and</p><p>　　Keywords: ARM: microprocessor LPC2214; Wireless sensor network; Node design;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p>

17、;<p>　　1.1 引言- 1 -</p><p>　　1.2 課題研究現(xiàn)狀- 1 -</p><p>　　1.2.1國(guó)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀- 1 -</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀- 2 -</p><p>　　1.2.3總體現(xiàn)狀分析- 3 -</p><p&g

18、t;　　1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用- 5 -</p><p>　　1.4 發(fā)展趨勢(shì)- 8 -</p><p>　　1.5 本文研究主要內(nèi)容- 8 -</p><p>　　1.6本章小結(jié)- 9 -</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　2.1系統(tǒng)硬件組成- 10 -&

19、lt;/p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件器件- 10 -</p><p>　　2.2.1 LPC2214- 10 -</p><p>　　2.2.2 L298N- 13 -</p><p>　　2.2.3 nRF905- 15 -</p><p>　　2.2.5 LED顯示器- 19 -</p>&

20、lt;p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　3.1 近距離紅外傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)- 22 -</p><p>　　3.3 無(wú)線射頻通訊電路的設(shè)計(jì)- 22 -</p><p>　　3.4 時(shí)鐘電路- 23 -</p><p>

21、　　3.5復(fù)位電路- 24 -</p><p>　　3.6顯示電路- 25 -</p><p>　　3.7報(bào)警電路- 26 -</p><p>　　3.8本章小結(jié)- 27 -</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 28 -</p><p>　　4.1 節(jié)點(diǎn)地址編碼與數(shù)據(jù)通訊格式設(shè)計(jì)- 30 -<

22、/p><p>　　4.2 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　　4.3系統(tǒng)模擬- 31 -</p><p>　　4.4本章小結(jié)- 33 -</p><p>　　第五章 結(jié)論及展望- 34 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 35 -</p><p><b>　　附

23、錄- 37 -</b></p><p><b>　　致謝- 40 -</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　隨著通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，

24、如科學(xué)勘查、情報(bào)收集、安全監(jiān)控等。不管是工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是網(wǎng)絡(luò)通信，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)都越來(lái)越被重視，同時(shí)，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是ARM系統(tǒng)的快速發(fā)展，高檔微處理器被逐漸應(yīng)用于各種通訊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，尤其是實(shí)時(shí)性要求高的通訊領(lǐng)域。ARM微處理器應(yīng)用于傳感器節(jié)點(diǎn)中，可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)效率、深化無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們提出了這個(gè)課題：基于ARM的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)

25、計(jì)。</p><p>　　1.2 課題研究現(xiàn)狀</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有重要的科研價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景，它的出現(xiàn)引起了全世界的廣泛關(guān)注，被公認(rèn)為是21 世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響的技術(shù)之一。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究歷史不長(zhǎng)，但發(fā)展很快。</p><p>　　1.2.1國(guó)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　1998年美國(guó)國(guó)防部就提出了

26、“智能塵?！钡母拍睿淠康脑谟诒O(jiān)控?cái)撤降幕顒?dòng)情況而不被察覺。美國(guó)軍方最先開始無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，包括CEC、REMBASS、Sensor IT、WINS、Smart Dust等研究項(xiàng)目。美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投資幾千萬(wàn)美元，幫助大學(xué)進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)。美國(guó)陸軍2001年提出了“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信“計(jì)劃。目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)通用通信基礎(chǔ)設(shè)施，支援前方部署，將無(wú)人值守式彈藥、傳感器和未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)所用的機(jī)器人系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò)，以便成

27、倍地提高單一傳感器的能力，從而提高未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)的生存能力[7]。2002年10月，英特爾公司發(fā)布了“基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算發(fā)展規(guī)劃”，該規(guī)劃主要致力于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、森林滅火、海底板塊和行星探測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。同年歐盟提出了一項(xiàng)為期三年的EYES(自組織和協(xié)作有效能量的傳感器網(wǎng)絡(luò))計(jì)劃，研究的范圍包括分布式信息處理、無(wú)線通信等。該項(xiàng)目研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架、節(jié)點(diǎn)的協(xié)作、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和安全等。</p>&l

28、t;p>　　美國(guó)科學(xué)基金委員會(huì)2003年制定了WSN研究計(jì)劃，每年撥款3400萬(wàn)美元資助無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，其研究領(lǐng)域涉及能感知有毒化學(xué)物、生物攻擊等的傳感器節(jié)點(diǎn)、分布環(huán)境下傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，以及如何有效利用獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策等問(wèn)題。2005年對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng)的研究計(jì)劃中，主要研究下一代高可靠、安全的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)、可編程的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及傳感器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性，資助金額達(dá)4000萬(wàn)美元。此外，美國(guó)交通部、能源部、美國(guó)國(guó)家航空航天局也相

29、繼啟動(dòng)了相關(guān)的研究項(xiàng)目。美國(guó)所有著名院校幾乎都有研究小組在從事WSN相關(guān)技術(shù)的研究。</p><p>　　加拿大、英國(guó)、德國(guó)、芬蘭、日本和意大利等國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)也加入了WSN 的研究。加州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)伯克利分校、麻省理工學(xué)院、康奈爾大學(xué)、哈佛大學(xué)等在WSN 研究領(lǐng)域成績(jī)較為突出。國(guó)際相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議中對(duì)WSN 的研討增多，檢索論文數(shù)目逐年以較大幅度增加。企業(yè)界，歐盟的Philips、Siemens、Eri

30、csson、ZMD、France Telecom、Chipcon等公司；日本的NEC、OKI、Sky2、leynetworks、世康、歐姆龍等公司都開展了WSN的研究。</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)現(xiàn)代意義的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研究幾乎與發(fā)達(dá)國(guó)家同步啟動(dòng)，首次正式出現(xiàn)于1999 年中國(guó)科學(xué)院《知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的“信息與

31、自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告“中。2001 年中國(guó)科學(xué)院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，旨在引領(lǐng)中科院WSN的相關(guān)工作。國(guó)內(nèi)的一些科研單位和大學(xué)，如清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、和黑龍江大學(xué)從2002 年開始分別在時(shí)間同步與定位、傳感器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方面開展了研究工作。重慶大學(xué)也在同一時(shí)間開始研究嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、可重構(gòu)技術(shù)、無(wú)線傳感器中的定位等技術(shù)。2004 年，中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員將一項(xiàng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)

32、目(面上傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布自治系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及協(xié)調(diào)控制理論) 列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。2005 年，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)列入計(jì)劃。2006 年將水下移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國(guó)家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)示范工程中，也部署了WSN 相關(guān)的課題。</p><p>　　在一份我國(guó)未來(lái)20年預(yù)見技術(shù)的調(diào)查報(bào)告中，信息領(lǐng)域157項(xiàng)技術(shù)課題中有7項(xiàng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)。2006年初發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期

33、科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術(shù)定義了3個(gè)前沿方向，其中2個(gè)與WSN的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我國(guó)2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃和“十五”計(jì)劃中，將WSN列為重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。</p><p>　　1.2.3總體現(xiàn)狀分析</p><p>　　目前對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)主要集中于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議的開發(fā)應(yīng)用上。網(wǎng)絡(luò)本身主要集中在三個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)上：網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

34、、網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議上研究重點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層路協(xié)議的研究；在網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)層，主要研究收集數(shù)據(jù)的管理、節(jié)能問(wèn)題的解決以及網(wǎng)絡(luò)通信安全的實(shí)現(xiàn)；在網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)層，主要研究點(diǎn)節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題的解決、時(shí)間同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以及用戶應(yīng)用接口的實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　1、MAC協(xié)議</b></p><p>　　MAC 協(xié)議直接控制射頻模塊，對(duì)節(jié)點(diǎn)功耗有

35、重要影響，而射頻模塊是節(jié)點(diǎn)中最大的耗能部件，因此到目前為止，能源效率是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC 層協(xié)議最主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)[10]。最近幾年研究MAC 協(xié)議取得的成果可以將其分為三類：</p><p>　　(1)利用時(shí)分復(fù)用(TDMA)的MAC 協(xié)議；</p><p>　　(2)通過(guò)頻分復(fù)用(FDMA)或者碼分復(fù)用(CDMA)的方式的MAC 協(xié)議；</p><p>　　(3

36、)通過(guò)無(wú)線信道的隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的MAC 協(xié)議。</p><p>　　這幾類比較常見的MAC 協(xié)議，主要是利用節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)，關(guān)閉射頻模塊，轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，從而降低工作占空比，減少串?dāng)_和空閑偵聽?zhēng)?lái)的能量浪費(fèi)，代價(jià)是增加延遲和降低系統(tǒng)的吞吐率。</p><p>　　其他類型的MAC 協(xié)議如：SMACS 和EAR 協(xié)議,基本思想是為每對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)特有頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸, SMACS 協(xié)議

37、主要用于靜止節(jié)點(diǎn)間鏈路的建立，而EAR 協(xié)議則用于建立少量運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)與靜止節(jié)點(diǎn)之間的通信鏈路。</p><p>　　目前，MAC 協(xié)議在降低功耗方面主要采用的方法有減少數(shù)據(jù)流量，增加射頻模塊休眠時(shí)間和沖突避免等。其中，減少數(shù)據(jù)流量是最根本的解決方案，目前主要靠在網(wǎng)絡(luò)層或者在數(shù)據(jù)鏈路層上增加一個(gè)數(shù)據(jù)融合層來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在MAC 層是否能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)融合是目前研究較少的領(lǐng)域，還沒(méi)有成熟的研究成果。隨著相關(guān)

38、技術(shù)的發(fā)展和成熟化，諸如可靠性、實(shí)時(shí)性、移動(dòng)性等要求會(huì)在未來(lái)的研究中體現(xiàn)得更明顯。</p><p><b>　　2、路由協(xié)議</b></p><p>　　路由協(xié)議的主要任務(wù)是在傳感器節(jié)點(diǎn)和sink 節(jié)點(diǎn)間建立路由，可靠地傳遞數(shù)據(jù)。其首要設(shè)計(jì)原則是節(jié)省能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存期。協(xié)議不能太復(fù)雜、不能在節(jié)點(diǎn)保存太多的狀態(tài)信息、節(jié)點(diǎn)間不能交換太多的路由信息；同時(shí)應(yīng)盡量避免發(fā)

39、送冗余信息，減少能量的浪費(fèi)。最近幾年比較新的路由協(xié)議可歸為以下幾種：</p><p>　?。?）能量感知路由：是最早提出的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制之一，節(jié)點(diǎn)的可用能量就是節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量。如Rahul C. Shah 等人提出的一種能量多路徑路由機(jī)制，該機(jī)制在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間建立多條路徑，根據(jù)路徑上節(jié)點(diǎn)的通信能量消耗和剩余能量情況，給每條路徑賦予一定的選擇概率，使得數(shù)據(jù)傳輸均衡消耗整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生

40、存期。</p><p>　?。?）以數(shù)據(jù)為中心的路由：定向擴(kuò)散路由協(xié)議是一種典型的以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議，與基于地址的路由協(xié)議不同，節(jié)點(diǎn)不再有全局惟一地址，而代之以觀測(cè)數(shù)據(jù)的屬性。數(shù)據(jù)用特定的描述方式命名，數(shù)據(jù)傳送基于數(shù)據(jù)查詢并依賴數(shù)據(jù)命名，所有的數(shù)據(jù)通信都限制在局部范圍內(nèi)。</p><p>　?。?）洪泛式路由：典型算法Flooding，這種協(xié)議不需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由計(jì)算，接收到

41、消息的節(jié)點(diǎn)以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給所有的相鄰節(jié)點(diǎn)。</p><p>　?。?）基于地理位置的路由：典型算法如GEAR。此類協(xié)議假定每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道自己的地理位置以及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地理位置，將節(jié)點(diǎn)分為不同的域，把查詢信息或者數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給需要的地域，縮減了傳送范圍，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。</p><p>　　近年來(lái)又有許多新的路由協(xié)議被提出，如用流量?jī)?yōu)化的方法來(lái)為采樣數(shù)據(jù)選擇路由，將MAC層和路由層協(xié)議

42、進(jìn)行捆綁設(shè)計(jì)，用跨層優(yōu)化技術(shù)來(lái)進(jìn)一步節(jié)省功耗等等。雖然取得了一些進(jìn)展，但目前仍然有很多關(guān)鍵問(wèn)題未解決，如節(jié)能與通信服務(wù)質(zhì)量的平衡、面向應(yīng)用的路由協(xié)議、安全路由協(xié)議等問(wèn)題。</p><p><b>　　3、節(jié)能</b></p><p>　　由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布眾多、覆蓋范圍大、工作環(huán)境復(fù)雜，通過(guò)更換電池來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)工作壽命的方法是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，必須在

43、設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮節(jié)能問(wèn)題，使得節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年，以盡可能少的能量完成盡可能多的任務(wù)。傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)上會(huì)以吞吐量、公平性和時(shí)延作為設(shè)計(jì)要點(diǎn)，而對(duì)于受到能源限制的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)而言，服務(wù)質(zhì)量并不是首要的考慮因素，反而會(huì)因?yàn)楣?jié)約能量而犧牲服務(wù)質(zhì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中十分有效。將數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)答和網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)答靈活地結(jié)合起來(lái)便可實(shí)現(xiàn)滿足性能要求的傳輸層功率，并達(dá)到期望的功耗水平。</p><p>　　在目前對(duì)

44、于節(jié)能問(wèn)題的研究進(jìn)展中，休眠機(jī)制是節(jié)省能源的最有效的方式之一。由于傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)事件的偶發(fā)性，沒(méi)有必要讓所有單元均工作在正常狀態(tài)下，此時(shí)即可啟用休眠模式，能自適應(yīng)的休眠和喚醒，進(jìn)行突發(fā)工作，節(jié)省能量。還可將所有功耗單元有機(jī)組合，形成不同狀態(tài)，讓傳感器節(jié)點(diǎn)能根據(jù)需要在不同狀態(tài)間切換。另外根據(jù)負(fù)載狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)供電電壓，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可達(dá)到節(jié)省能量的功效?？傊跐M足系統(tǒng)要求的情況下，采用各種方法降低耗電量非常必要。</p&g

45、t;<p><b>　　4、節(jié)點(diǎn)定位</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)定位是指確定傳感器節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置或絕對(duì)位置，節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)必須結(jié)合其在測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)的位置信息才有意義。目前人們提出了兩類節(jié)點(diǎn)定位算法：基于測(cè)量距離的定位算法與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位算法?；诰嚯x的定位方法首先使用測(cè)距技術(shù)測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位，然后使用三角計(jì)算、三邊計(jì)算、極大似然估計(jì)等方法進(jìn)行定位。與

46、測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位算法主要包括：APIT、質(zhì)心算法、DV-Hop、Amorphous等。</p><p>　　目前為止，節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題的研究還很不完善，基于測(cè)量距離的定位方法需要附加的硬件設(shè)備，與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位方法精度低。GPS技術(shù)是最為流行的一種絕對(duì)位置定位技術(shù)，但是由于成本、功耗、擴(kuò)展性的問(wèn)題不可能廣泛使用。一般采用的方法是少數(shù)節(jié)點(diǎn)預(yù)先配置或者通過(guò)GPS得知自身位置信息而作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)依靠信息計(jì)算出

47、自身的絕對(duì)位置。當(dāng)前主要的研究難點(diǎn)是如何預(yù)先擺放一些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，使得普通節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)擺放可以取得更好效果。另外，定位精度評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)定位的影響等問(wèn)題也有待于進(jìn)一步解決。</p><p><b>　　5、網(wǎng)絡(luò)安全</b></p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多用于軍事、商業(yè)領(lǐng)域，安全性是其重要的研究?jī)?nèi)容。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性以及信道的不穩(wěn)定性

48、，使傳統(tǒng)的安全機(jī)制無(wú)法適用。因此需要設(shè)計(jì)新型的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。可借鑒擴(kuò)頻通信、接入認(rèn)證/鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)SPINS 安全框架的機(jī)密性、點(diǎn)到點(diǎn)的消息認(rèn)證、完整性鑒別、新鮮性、認(rèn)證廣播方面定義了完整有效的機(jī)制和算法。安全管理方面目前以密鑰對(duì)模型、基于多項(xiàng)式的密鑰對(duì)模型等是目前最具有代表性的算法。</p><p>　　WSN安全問(wèn)題的研究工作相對(duì)較少，還存在著很多挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，如安全路由方法

49、、安全網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、低能耗加密方法、入侵模型和入侵抵御方法、支持新節(jié)點(diǎn)加入的密鑰預(yù)分配技術(shù)等等問(wèn)題。</p><p>　　1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，由于技術(shù)等方面的制約，還有待時(shí)日，但是最近幾年，隨著計(jì)算成本的下降以及微處理器體積越來(lái)越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始投入使用。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域： <

50、/p><p>　　（1)軍事應(yīng)用    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究最早起源于軍事領(lǐng)域。由于其具有可快速部署、自組織、隱蔽性強(qiáng)和高容錯(cuò)性的特點(diǎn)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)敵軍地形和兵力布防及裝備的偵察、戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、定位攻擊目標(biāo)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估、核攻擊和生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測(cè)和搜索等功能。    在戰(zhàn)場(chǎng)中，指揮員往往需要及時(shí)、準(zhǔn)確地了解敵我人員、武器裝備、通信和軍用物資供給的情況

51、。通過(guò)隨機(jī)撤播、特種炮彈發(fā)射等手段，可以將大量傳感器節(jié)點(diǎn)密集地散布于預(yù)定區(qū)域，收集該區(qū)域內(nèi)有價(jià)值的信息，并通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送至指揮所，也可經(jīng)由衛(wèi)星信道轉(zhuǎn)發(fā)到指揮部，最后融合來(lái)自各戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)形成我軍完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢(shì)圖。在戰(zhàn)爭(zhēng)中，對(duì)沖突區(qū)和軍事要地的監(jiān)視也是至關(guān)重要的：通過(guò)布設(shè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以方便地監(jiān)控我軍布防的陣地是否有敵軍入侵，或是以更為隱蔽的方式近距離地觀察敵方的布防；當(dāng)然，也可以直接將傳感器節(jié)點(diǎn)撤向敵方陣地，在敵方還未來(lái)得及反

52、應(yīng)時(shí)迅速收集有關(guān)作戰(zhàn)信息。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為火控和制導(dǎo)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的目標(biāo)定位信息。在生物和化學(xué)戰(zhàn)中，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及時(shí)、準(zhǔn)確地探測(cè)爆炸中心將會(huì)為我軍提供寶貴的反應(yīng)時(shí)間，從而最大可能地減小傷亡。作為C“ISRT系統(tǒng)</p><p>　?。?）環(huán)境應(yīng)用    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其部署簡(jiǎn)單、布置密集、低成本和無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)為環(huán)境科學(xué)研究的數(shù)據(jù)獲取提供了方便，因而可廣泛應(yīng)用于氣象和地

53、理研究、自然和人為災(zāi)害(如洪水和火災(zāi))監(jiān)測(cè)、監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變更、牲畜和家禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測(cè)；還可以通過(guò)跟蹤珍稀鳥類、動(dòng)物和昆蟲進(jìn)行瀕危種群的研究等。    在美國(guó)的ALERT計(jì)劃中，研究人員開發(fā)了數(shù)種傳感器來(lái)分別監(jiān)測(cè)降雨量、河水水位和土壤水分，他們通過(guò)預(yù)定義的方式向中心數(shù)據(jù)庫(kù)提供信息，并依此預(yù)測(cè)暴發(fā)山洪的可能性。類似地，對(duì)于森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)，可以將傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)密布于森林之中。當(dāng)

54、發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)會(huì)協(xié)同工作，在很短的時(shí)間內(nèi)將火源的具體地點(diǎn)、火勢(shì)的大小等信息傳回給有關(guān)部門。</p><p>　　(3)醫(yī)療應(yīng)用    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具備的自組織、微型化和對(duì)周圍區(qū)域的感知能力等特點(diǎn)，決定了它在檢測(cè)人體生理數(shù)據(jù)、降狀況、醫(yī)院藥品管理以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面可以發(fā)揮出色的作用，因而在醫(yī)療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。    如果在住院病人身上安

55、裝特殊用途的傳感器節(jié)點(diǎn)，如心率和血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)端的醫(yī)生就可以隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，進(jìn)行及時(shí)處理。還可以利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間地收集人體的生理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過(guò)程中非常有用。在藥品管理方面，將傳感器節(jié)點(diǎn)按藥品種類分別放置，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即可幫助辨認(rèn)所開的藥品，從而減小病人用錯(cuò)藥的可能性。在SSIM(5mart Sensors and Integrated Microsystems)項(xiàng)目中，100個(gè)微型傳

56、感器被植入病人眼中，從而幫助盲人獲得了一定程度的視覺。    科學(xué)家還創(chuàng)建了一個(gè)“智能醫(yī)療之家”，即一個(gè)5間房的公寓住宅，使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)測(cè)量居住者的重要生命體征(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況，所搜集的數(shù)據(jù)被用于開展相應(yīng)的醫(yī)療研究。    哈佛大學(xué)的一個(gè)研究小組利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一</p><p>　?。?）家庭應(yīng)

57、用    嵌入家具和家電中的傳感器與執(zhí)行單元組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與Internet連接在一起，能夠?yàn)槿藗兲峁└邮孢m、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境。用戶可以方便地對(duì)家電進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，如在下班前遙控家里的電飯鍋、微波爐、電話機(jī)、錄像機(jī)、電腦等家電，按照自己的意愿完成相應(yīng)的煮飯、燒萊、查收電話留言、選擇電視節(jié)目以及下載網(wǎng)絡(luò)資料等工作。    在家居環(huán)境控制方面，將傳感器節(jié)點(diǎn)放在家庭里

58、不同的房間，可以對(duì)各個(gè)房間的環(huán)境溫度進(jìn)行局部控制。此外，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以監(jiān)測(cè)幼兒的早期教育環(huán)境，跟蹤兒童的活動(dòng)范圍，讓研究人員、父母或是老師全面地了解和指導(dǎo)兒童的學(xué)習(xí)過(guò)程。</p><p>　　(5)工業(yè)應(yīng)用    自組織、微型化和對(duì)外部世界的感知能力，決定了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域大有作為。它包括車輛的跟蹤、機(jī)械的故障診斷、建筑物狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。  

59、60; 將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和RUD(無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱“電子標(biāo)簽”)技術(shù)融合是實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的絕好途徑。通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)的探測(cè)可以得到實(shí)時(shí)的交通信息，如車輛的數(shù)量、長(zhǎng)度、道路擁塞程度等；通過(guò)車載主動(dòng)式的RFID可以得到每輛車的精確信息，如車輛的編號(hào)、證號(hào)、車型以及車主的相關(guān)信息等。將這兩個(gè)信息融合，就可以全面掌握交通信息，并根據(jù)需要查詢、追蹤某車輛。    在一些危險(xiǎn)的工作環(huán)境，如煤礦、石油鉆井、核電廠

60、等。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以探測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)有哪些員工、他們?cè)谧鍪裁匆约八麄兊陌踩Ｕ系戎匾畔ⅰ?lt;/p><p>　　(6)其他應(yīng)用    在太空探索方面，借助于航天器在外星體上撤播一些傳感器節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)星球表面長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，這是目前最為經(jīng)濟(jì)可行的探測(cè)方案。美國(guó)國(guó)家航空與航天局(NASA)的JPI‘實(shí)驗(yàn)室正在研制的Sensor Webs計(jì)劃就是為火星探測(cè)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備，并已經(jīng)在佛羅里達(dá)宇航

61、中心周圍的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和進(jìn)一步完善。    德國(guó)某研究機(jī)構(gòu)正在利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為足球裁判研制一套輔助系統(tǒng)，以降低足球比賽中越位和進(jìn)球的誤判率。    在商務(wù)方面，傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于物流和供應(yīng)鏈的管理。在倉(cāng)庫(kù)的每件存貨中安置傳感器節(jié)點(diǎn)，管理員可以方便地查詢到存貨的位置和數(shù)量。在增加存貨時(shí)，管理員只需在存貨中安置相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)；在日常的管理中，管理員可以在控制室

62、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每件存貨的狀態(tài)。    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在大型工程項(xiàng)目、防范大型災(zāi)害方面也有著良好的應(yīng)用前景。以我國(guó)西氣東輸及輸油管道的建設(shè)為例，由于這些管道在很多地方都要穿越大片無(wú)人煙的地區(qū)，這些地方的管道監(jiān)控一直都是難題。如果無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟，僅西氣東輸這樣一個(gè)工程就可能節(jié)省上億元的資金。2005年，印度洋海嘯之后，世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人在印尼雅加達(dá)舉</p><p><b>　

63、　1.4 發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為國(guó)際上諸多機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，隨著小規(guī)模的廣泛投入使用，大規(guī)模動(dòng)態(tài)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將更具重要的科研價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。但是從國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀看，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用還不成熟，仍存在著很大的研發(fā)空間。相信在不久的將來(lái)，隨著相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會(huì)滲透到社會(huì)的每個(gè)角落，得到充分的應(yīng)用?？偟膩?lái)說(shuō)，未來(lái)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究主要有以

64、下幾個(gè)方向：</p><p>　　節(jié)點(diǎn)微型化：利用現(xiàn)在的微機(jī)電、微無(wú)線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)微體積、長(zhǎng)壽命</p><p>　　的傳感器傳節(jié)點(diǎn)是一個(gè)重要的研究。伯克得大學(xué)研制的塵埃傳感器節(jié)點(diǎn)，把傳感器的大小降低到一個(gè)立方毫米，使這些傳感器顆?？梢詰腋≡诳罩?。</p><p>　　尋求系統(tǒng)節(jié)能策略：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特殊場(chǎng)合時(shí)，電源不可更換，因此功耗問(wèn)題上已經(jīng)取得了很大的研

65、究成果，提出了一些低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，未來(lái)將會(huì)取得更大的進(jìn)步。</p><p>　　低成本：由于傳感器網(wǎng)絡(luò) 的節(jié)點(diǎn)數(shù)量非常大，往往是成千上萬(wàn)個(gè)。要使傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到實(shí)用化，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)的價(jià)格控制在1美元以下，而現(xiàn)在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的行人大約在80美元左右。如果能夠有效地降低節(jié)點(diǎn)的成本，將會(huì)大推動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題和抗干擾問(wèn)題：與普通的網(wǎng)絡(luò)一樣，傳

66、感器網(wǎng)絡(luò)同樣也面臨著安全性的考驗(yàn)，即如何利用較少的能量和較小的計(jì)算量來(lái)完成數(shù)據(jù)加密、身份誰(shuí)等。在破壞或受干擾的情況下可靠地完成執(zhí)行的任務(wù)，也是一個(gè)重要的研究課題。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)配置：未來(lái)將著重于研究如何將大量的節(jié)點(diǎn)按照一定的規(guī)則組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)其中某些岻哩，網(wǎng)絡(luò)能夠迅速找到這些節(jié)點(diǎn)，并且不影響到網(wǎng)絡(luò)的正常使用。配置冗余節(jié)點(diǎn)是必要的。 </p><p>　　1.5 本文

67、研究主要內(nèi)容</p><p>　　(1) 基于ARM7系統(tǒng) LPC2214的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的總體方案設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)工作原理是：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由一守?cái)?shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，傳感區(qū)域內(nèi)用一個(gè)基站（計(jì)算機(jī)）管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)一守的路由后傳輸?shù)交?。傳感器?jié)點(diǎn)分為靜態(tài)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，靜態(tài)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成傳

68、感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在配置后，自身不能改變所處位置，感知范圍固定，由于能耗等容易使節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)，改變?cè)械木W(wǎng)絡(luò)拜年結(jié)構(gòu)，以致造成信息不能按原有路徑傳輸，移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)具有可移動(dòng)性、存儲(chǔ)量大等優(yōu)勢(shì)，可動(dòng)態(tài)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，從而保障網(wǎng)絡(luò)的通訊功能，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳感器區(qū)域后，發(fā)送射頻信號(hào)，激活各靜態(tài)節(jié)點(diǎn)后建立鏈接，各節(jié)點(diǎn)以自己節(jié)點(diǎn)地址編碼依次將數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)，最終傳輸?shù)交尽Ｒ蚨?，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)，可以提升網(wǎng)絡(luò)性能，保障通訊能力。

69、</p><p>　　(3) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?；谝苿?dòng)節(jié)點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和靜態(tài)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中必須有唯一的地址編碼和特定的數(shù)據(jù)傳輸格式。</p><p>　　(4) 采取多種抗干擾措施，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。</p><p><b>　　1.6本章小結(jié) </b></p><p>　　本章主要介紹了

70、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義及應(yīng)用，詳細(xì)地講述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)理論與實(shí)踐的分析，預(yù)測(cè)未來(lái)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，隨著科技的進(jìn)步，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)向智能化、微型化、安全化發(fā)展，將更大的促進(jìn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)硬件組成</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件

71、平臺(tái)以ARM7系統(tǒng) LPC2214微處理器為核心，硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　本系統(tǒng)以ARM7 LPC2214處理器為控制核心，采用無(wú)線傳感器、通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可分為時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)線射頻通訊電路、顯示電路、近距離紅外傳感器電路、控制電路和報(bào)警電路。選用的主要器件有LPC2214, L298N, nRF904, SP708S

72、等。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件器件</p><p>　　本系統(tǒng)選用的主要器件有LPC2214, L298N, nRF904, SP708S等。下面給出各器件的詳細(xì)的介紹。</p><p>　　2.2.1 LPC2214</p><p>　　LPC2212/LPC2214是一款基于16/32位ARM7TDMI-S，并支持實(shí)時(shí)仿真和跟

73、蹤的CPU,并帶有128/256 k字節(jié)(k )嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼 規(guī)模降低超過(guò)30%，而性能的損失卻很小。     LPC2212/LPC2214采用144腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、8路10位ADC、PWM輸出以及多達(dá)9個(gè)的外部

74、中斷，這款微控制器特別適合工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、收款機(jī)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。其可用GPIO范圍為76腳(外部存儲(chǔ)區(qū))到112腳(單片).由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器以及其它各種類型的應(yīng)用。特性：16/32位ARM7TDMI-S核，LQFP144封裝；16kB片內(nèi)SRAM；128/256kB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，128位寬度接口/加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60 MHz工作頻率；可加

75、密：全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)可加密的ARM微控制器；  多個(gè)串行接口，包括雙UART(1</p><p>　　管腳圖2-2如下所示：</p><p>　　AHB外設(shè)分配了2MB的地址范圍，它位于4GB ARM存儲(chǔ)器空間的最頂端。每個(gè)AHB外設(shè)都分配了16KB的地址空間。LPC2214的外設(shè)功能（中斷控制器除外）都連接到VPB總線。AHB到VPB的橋?qū)PB與AHB總線相連。VPB外高也分配

76、了2MB的地址滿園，從3.5GB地址點(diǎn)開始。每個(gè)VPB外設(shè)在VPB地址空間內(nèi)都分配了16KB地址空間。片內(nèi)外設(shè)與器件引腳的連接由引腳連接模塊控制。軟件可以通過(guò)控制該模塊讓引腳與特定的內(nèi)外設(shè)相連。LPC2214結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 LPC2214結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2.2 L298N</p><p>　　恒壓恒流橋式2A

77、驅(qū)動(dòng)芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multi watt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。</p><p>

78、　　L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4．5～7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46 V。輸出電流可達(dá)2．5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA、E

79、nB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。圖2-4是L298N的功能邏輯圖；</p><p>　　2.2.3 nRF905</p><p>　　1 nRF905特性：</p><p>　　nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V， 32引腳QFN封裝(5×5mm)，工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM(工

80、業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻道，頻道之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于650us。 nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器， Shock Burst TM工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以- 10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA，工作于接收模式時(shí)的電流為12.5mA，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。nRF905適用于

81、無(wú)線數(shù)據(jù)通信、無(wú)線報(bào)警及安全系統(tǒng)、無(wú)線開鎖、無(wú)線監(jiān)測(cè)、家庭自動(dòng)化和玩具等諸多領(lǐng)域。nRF905片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，曼徹斯特編碼/解碼由片內(nèi)硬件完成，無(wú)需用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。芯片結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：（本文由 點(diǎn)夢(mèng)時(shí)刻 www.dreamoment.com 傾情奉獻(xiàn)）</p><p>　　2工作模式如表2-1：</p>&l

82、t;p>　　nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式，兩種節(jié)能模式分別是關(guān)機(jī)模式和空閑模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個(gè)引腳決定。 （1）ShockBurstTM模式與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號(hào)處理都在nRF905片內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的SPI接口決定，數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理，但在nRF905中

83、高速發(fā)送，因此中間有很長(zhǎng)時(shí)間的空閑，這很有利于節(jié)能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。在ShockBurstTM 接收模式下，當(dāng)一個(gè)包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包被接收到后，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過(guò)程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。由以上分

84、析可知，nRF905的 ShockBurstTM收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲(chǔ)器和微控制器資源，同時(shí)也減小了編寫程序的時(shí)間。下面具體詳細(xì)分析nRF</p><p>　　發(fā)送流程:典型的nRF905發(fā)送流程分以下幾步：A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過(guò)SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nRF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激發(fā)nRF9

85、05的ShockBurstTM發(fā)送模式；C. nRF905的ShockBurstTM發(fā)送：l 射頻寄存器自動(dòng)開啟；l 數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)；l 發(fā)送數(shù)據(jù)包；l 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；E. 當(dāng)TRX_CE被置低，nRF905發(fā)送過(guò)程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開始

86、，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過(guò)程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。接收流程:A. 當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式；B. 650us后，nRF905不斷監(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；C</p><p>　　SP708S +3.0V/+3.3V低功耗微處理器監(jiān)控電路。</p><

87、;p>　　SP708R/S/T系列屬于微處理器（uP）監(jiān)控器件。其集成有眾多組件，可監(jiān)測(cè)uP及數(shù)字系統(tǒng)中的供電及電池的工作情況。由于以上眾多組件的使用，SP706P /S/R/T，SP708R/S/T系列可有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性及工作效率。SP706P/S/R/T，SP708R/S/T系列包含一個(gè)看門狗定時(shí)器，一個(gè)uP復(fù)位模塊，一個(gè)供電失敗比較器，及一個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入模塊。SP706P/S/R/T，SP708R/S/T系列適用于+3

88、.0V或+3.3V環(huán)境，如計(jì)算機(jī)，汽車系統(tǒng)，控制器，及其他一些智能儀器。對(duì)于對(duì)電源供電要求嚴(yán)格的u P系統(tǒng)/數(shù)字處理系統(tǒng)，SP706P/R/S/T，SP708R/S/T系列是一款非常理想的選擇。（本文由 點(diǎn)夢(mèng)時(shí)刻 www.dreamoment.com 傾情奉獻(xiàn)）</p><p><b>　　特性 ：</b></p><p>　　（1）高精度低電壓監(jiān)控器： </p

89、><p>　?。?）2.93V下的SP708S </p><p>　?。?）3.08V下的SP708T </p><p>　　（4）復(fù)位脈沖寬度200ms； </p><p>　　（5）獨(dú)立的看門狗定時(shí)器-溢出周期1.6s（SP706P/S/R/T）； </p><p>　?。?）最大電源電流40uA； </p>

90、;<p>　?。?）去抖TTL/CMOS手動(dòng)復(fù)位輸入； </p><p>　?。?）Vcc下降至1V時(shí)產(chǎn)生RESET信號(hào)； </p><p>　?。?）RESET輸出： </p><p>　?。?0）SP708R/S/T 支持高/低電平兩種方式； </p><p>　?。?1）WDI可以保持為浮空，以禁止看門狗功能； </

91、p><p>　　（12）內(nèi)置Vcc干擾抑止電路； </p><p>　?。?3）提供8引腳PDIP，NSOIC及uSOIC封裝； </p><p>　?。?4）電壓監(jiān)控器，可監(jiān)控供電失敗或電池電壓不足； </p><p>　?。?5）708R/S/T引腳兼容性增強(qiáng)以符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； </p><p>　　SP708R/S/T

92、系列提供4個(gè)關(guān)鍵功能： </p><p>　　1. 在上電，下電及掉電情況下復(fù)位輸出。</p><p>　　2. 如果看門狗輸入引腳在1.6S內(nèi)沒(méi)有接收到一個(gè)信號(hào)，一個(gè)獨(dú)立的看門輸出將為低。</p><p>　　3. 一個(gè)1.25V的閥值檢測(cè)器供電失敗警告，低電池檢測(cè)?；虮O(jiān)控一個(gè)非+3.3V/+3.0V的電源。</p><p>　　4. 一個(gè)

93、低電平手動(dòng)復(fù)位允許外部按鍵開關(guān)產(chǎn)生RESET信號(hào)。</p><p>　　2.2.5 LED顯示器</p><p>　　LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、光效高、無(wú)輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，

94、其發(fā)光效率可超過(guò)150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時(shí)，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時(shí)，而直徑為5毫米的白光LED光效可以超過(guò)150lm/W，壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測(cè)，未來(lái)的LED壽命上限將無(wú)窮大。 </p><p&

95、gt;　　大功率，指發(fā)光功率大，一般指0.5W，1W 3W 5W或更高的。光強(qiáng)與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應(yīng)用，加很大的散熱片。小功率一般是0.06W左右的。現(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的。效果很好?，F(xiàn)在就擔(dān)心有些廠家不重質(zhì)量，拿的次品LED做電筒，用不了多久就有死燈。</p>&l

96、t;p>　　LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒(méi)有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質(zhì)量好的LED不管是哪家LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的,只是生產(chǎn)工藝不一樣,使用壽命略有不同,因?yàn)榇蠹矣玫亩际悄菐准覈?guó)外的LED芯片.如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有幾百M(fèi)CD,如果是15度角的亮度就要去到一萬(wàn)多兩萬(wàn)MCD的亮度了,亮度相差好幾十倍了,如果是用于照明用的,在戶外最好是

97、用大功率的LED了,亮度就更高了,單個(gè)功率有1W,3W,5W,還有的是用多個(gè)大功率組合成一個(gè)大功率的LED,功率去到幾百都有.</p><p>　　LED的內(nèi)在特征決定了它具有很多優(yōu)點(diǎn)，諸如：</p><p><b>　　一、體積小</b></p><p>　　LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。（本文由 點(diǎn)

98、夢(mèng)時(shí)刻 www.dreamoment.com 傾情奉獻(xiàn)）</p><p><b>　　二、耗電量低</b></p><p>　　LED耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動(dòng)，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說(shuō)，它消耗的電能不超過(guò)0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。&

99、lt;/p><p><b>　　三、使用壽命長(zhǎng)</b></p><p>　　有人稱LED光源為長(zhǎng)壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。</p><p><b>　　四、高亮度、低熱量</b&g

100、t;</p><p>　　LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。</p><p><b>　　五、環(huán)保</b></p><p>　　LED是由無(wú)毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，既沒(méi)有熱量，也沒(méi)有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源</p>

101、;<p><b>　　六、堅(jiān)固耐用</b></p><p>　　LED被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，使得LED不易損壞</p><p><b>　　七、多變幻</b></p><p>　　LED光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256級(jí)

102、灰度并任意混合，即可產(chǎn)生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果及各種圖像。</p><p>　　八、技術(shù)先進(jìn)（本文由 點(diǎn)夢(mèng)時(shí)刻 www.dreamoment.com 傾情奉獻(xiàn)）</p><p>　　與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產(chǎn)品。它成功融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、

103、嵌入式控制技術(shù)等，所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程、無(wú)限升級(jí)、靈活多變的特點(diǎn)。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的方法，以ARM7系統(tǒng)的LPC2214為核心，通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)思路，簡(jiǎn)單高效的管理流程。繪制設(shè)計(jì)總原理圖，并分別設(shè)計(jì)了硬件和軟件原理圖。并介紹了為設(shè)計(jì)

104、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)而有使用到的芯片及硬件器件。包括LPC2214, L298N, nRF904, SP708S，LED等，并分別介紹了它們的特性、工作原理、使用方法及選擇它們的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 近距離紅外傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器系統(tǒng)包括2路傳感器及其驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路。每一路傳感器均由紅外光

105、管、紅外光電信號(hào)接收管、發(fā)光管信號(hào)調(diào)制電路、光電管信號(hào)放大電路和信號(hào)處理電路組成。微處理器LPC2214以掃描方式通過(guò)I/O口選 通其中1路工作以降低功耗，傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖如圖3-1所示。</p><p>　　傳感器電路被中央處理器（LPC2214）輸出端口選通后，傳感器的紅外光管發(fā)出紅外經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制，發(fā)出脈沖紅外光，相對(duì)應(yīng)的紅外光電管被選 通接收紅外信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理后輸入到微處理器，放大器采用增

106、益放大器。當(dāng)節(jié)點(diǎn)探測(cè)范圍內(nèi)遇到障礙特，反射回的光線被紅外光電管接收，輸出脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大和處理后輸出電壓模擬信號(hào)，直接輸送到中央處理器的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，中央處理器對(duì)謹(jǐn)言該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行得理，計(jì)算出前方障礙物的方位與距離。</p><p><b>　　選通控制 </b></p><p>　　3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p&g

107、t;　　采用L298N驅(qū)動(dòng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的兩路直流電機(jī)。L298是SGS公司推出的雙H高電壓大電流功率集成電路，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路直流電機(jī)工作4種模式（前進(jìn)、后退、停止、轉(zhuǎn)向）。IN[A～B]為2組電機(jī)工作使能控制輸入端，IN[1～4]分別是2組電機(jī)工作模式控制輸入端。</p><p>　　電路設(shè)計(jì)采用LPC2214直接驅(qū)動(dòng)L298N，原理圖如下圖所示，IN[1～4]分別接至LPC2214自帶

108、的4個(gè)PWM管腳，IN[A～B]接至LPC2214通用I/O管腳，用于被選通。LPC2214依據(jù)L298N的四種工作模式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，如當(dāng)ENA為“1”，IN2為“0”，電機(jī)1正轉(zhuǎn)，IN1的PWM輸入信號(hào)控制電機(jī)1的速度，如圖3-2</p><p><b>　　所示：</b></p><p>　　系統(tǒng)用軟件的方式控制PWM占空比調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度，電機(jī)的速度值郵公式