无线传感器网络节点设计与实现-答辩稿

无线传感器网络节点的 设计与实现 答 辩 人： 指导教师： 20 年 6 月 17 日 1 课题研究背景与意义 2 总体 方案设计 3 硬件电路设计 4 系统软件设计 5 试验 与 结论 新开发的物联网 （ 技术是一种能够实现物与物之间广泛和普遍互联的新型网络 ， 它将会给人类的生活方式带来一次历史性的革命 。 无线传感网络 （ 是该技术的核心 ， 它集数据采集 、 处理和发送于一身 ， 目前正受到世界各国的军事界 、 工业界乃至学术界相关人士的广泛关注和重视 。 本次毕业设计是完成一个声音无线传感器网络节点的设计。节点的硬件设计最突出的特点是采用模块分离思想，电源模块负责整个节点的供电；数据采集模块负责采集节点周围环境中的声音信号，并将其转化为数字量；数据处理模块负责节点内部的数据处理；无线收发模块负责实现节点与外界的通信。 本次设计中学习了无线传感器网络节点的基本体系及理论，并且在设计中查阅了大量相关的中外文献，对无线传感器网络已经有了一个较为明确的认识。学会使用时对相关元器件和声音传感器的选型与使用作了充分的研究。 本次设计简介 总体方案设计 本次节点的硬件设计采用模块化设计理念 ， 该节点由电源模块 、 数据采集模块 、 数据处理模块 、 无线收发模块组成 。 电源模块方案总体设计 恒流源电路设计 34V+224 4148 图 2 . 8 M P A 416传声器本系统中采用北京声望公司生产的一款高精度驻极体型 该传声器有以下几个重要特点： 体积小 ， 1直径为 1/4 ； 自由场 ， 频率范围宽 （ 2020； 用中即插即用，操作方便； 应用电路简单 ， 不需要任何外围器件 ,减小了节点体积 ,提高可靠性 ,降低能耗； 灵敏度较高：该传声器灵敏度为 =50a，满足设计电路使用 。 _ H O 接00. 1u 020_ 10. 1u 3200A D S 83 65U 23C H 63C H 64C H 1C H 2C H 6C H 7C H 11C H 12C H C 0+16C H C 0 C 1 C 1+19F ou F D 14 D 29 D 360 D 414 D 521 D 115 D 25 D 310 D 125 D 232 D 349 D 13 D 28 D 313 D 459 D 522D 147D 345D 543D 741D 939D 38D 37D 36D 35D 34D 33 52R 58H O 57H O 56 D 124 D 250_ C 21_ 1C 9310 10 1 _D 4D G N 1_ O U 00. 1u 2_ O U 1 _D 11+C 10 2471 _D 51 _D 121 _D 131 _D 14 C 5V _A D C 5V _A D 1 _D 15D 3_ 38 01 _D 0: 15 1 _D 61 _D 0D G N 0 30. 1u 1 _D 71 _D 1_ H O 2 0_ N 1 _D 8_ F 80. 1u 820920 5_ O U 6_ O U 1 _D 21 _D 91 _D 3C 890. 1u 1 _D 10_ R 120520 N 50. 1u 74. 7_ C _ _ 0ou +3 3_ O U 9 20_ _ H O 4_ O U 20. 1u _ _ R 910 10 采用 统的节点设计中只采用一种微处理器 （ 单片机 、 作为数据处理模块 ， 这使得微处理器的工作量十分庞大 ， 数据处理速度也大幅度降低 ， 从而影响了节点的性能 。 为了解决只采用一个微处理器作为数据处理模块的弊端 ， 本设计中采用了 数据采集模块将数据传送到处理模块时 ， 首先经过 使数据简化 ， 再发送给 ， 这样大幅减少了 提高了数据处理的效率 ， 而且 使得 对提高数据处理的效率起到了很大的作用 。 外围电路设计 数据处理模块的实现对各种外围电路的依赖程度较高，主要包括电压转换电路（使用专用芯片 4片、 些外围芯片的设计是为处理器的正常工作服务的，缺一不可。 外围电路的硬件连接只能保证处理器能够正常工作，要实现具体的功能，还需要相关软件的配合。 无线收发模块 该模块采用 9 支持异步串行数据流 ， 最高可达到 在室外空旷地使用双极性天线能够传输 11 该芯片主要有以下几个特点： 工作在 00段 ， 采用频移键控 （ 调制方式 ， 采用扩展频谱调频通信 。 其接收灵敏度在 9600波特下为 在 115200 波特下为 9 点对多点通信 ， 支持重发和应答 ， 拥有 10个调频 。 该模块采用 256高级加密标准 （ 加密 ， 可以提供极高的安全性能 。 9电 ， 支持软件编程引脚 、串行口和周期睡眠模式 ， 支持硬件休眠模式 ， 该模式的功耗仅为 5 微安 。 系统软件设计 本系统中的软件设计主要体现在对 程序编写 。 专 用 的 数 字 信 号 处 理 器 ， 采用 C 语 言 对 目前已成为一种趋势 ， 也较容易编写和读懂 ， 本次设计中 语言的 。 它的程序的编写是基于硬件描述语言 开发平台采用 据被测试系统的要求 , 系统控制逻辑与信号处理 、 控制单元时序模拟 、 维护传感器节点的时钟 、 串行通信控制和存储器 。 主节点 从节点 状态转移图 随机的启动两个节点 （ 节点 ） 经过一段时间后 ， 设置另一个节点 （ 节点 C） 每隔 4s（ 即同步周期 S =4s） 发送一个信标分组 ， 每次节点 收到信标分组后 ， 节点 然后将自己的时间戳信息发送给节点 B， 节点 这样节点 和节点 然后节点 并将补偿信息发送给 从而使自己和节点 实验与结论 相对漂移变化情况 平均误差 标准偏差 最好情况 最差情况 误差小于等于 1s 的百分比 s 6s 同步误差的数据统计 工作总结 了解无线传感网络的发展现状 ， 学习和研究了目前国内及国际上典型节点的设计理念和方式； 学习大型的 选择合适的节点设计芯片； 正确认识管脚分布图 ， 了解管脚类型及功能； 调研声音传感器性能和价格； 电路板的焊接 ； 工作展望 节点功能的进一步开发； 节点低功耗的改进。 本次属于初次接触电子电路设计，需学习的知识较多