学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于nRF24L01的无线网络节点设计与实现

作　者: 李泽坤
导　师: 叶水生
学　校: 南昌航空大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: ATmega16L 无线网络 DS18B20 nRF24L01 路由协议
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 132次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文首先分析了无线WSN的特点及体系结构。接着阐述了无线传感器网络技术，nRF24L01的应用，路由协议的目前的发展状况。根据现有传感器网络技术，本着满足低成本的短距离无线传感器网络通信的需求，研究实现了以以低功耗ATmega16L单片机为控制内核，以nRF24L01芯片为核心，DS18B20为传感器进行周围环境温度信号的采集。设计包括节点的详细硬件设计、测温软件设计、针对nRF24L01无线模块的组网协议及相关的单播路由算法。本设计对于无线控制、无线监测、无线传感器网络、农牧生产、智能家居、工业生产等无线网络具应用场合有非常重要的意义。另外文中深入研究了nRF24L01的各种性能特性，包括接收模式，发送模式，数据包格式，自动重发和自动应答和，并设计了一种频道的选择方法，让无线网络尽可能地避免不必要的干扰，还设计了自定义应答方式。另外还详细介绍系统各个模块的硬件设计和模块器件的选型。本文设计根据硬件设计实现了相应的软件设计，并根据nRF24L01的特性，本文采用集中式的路由算法，由于网络节点大都是普通节点与协调节点的点对点通信，因此路由表采用单播的路由算法。路由表由协调节点自己计算出来后发送给各个普通网络节点。计算路由表之前，协调节点还必须获取整个网络的拓扑结构。文中设计实现这个协调节点获取网络拓扑过程的方法。文中的最后还设计了一些点对点通信和组网通信的功能实验，以验证网络的实通信实现现，经实验表明文中的设计达到了设计需求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 无线传感器网络体系结构  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
    1.3.1 无线传感器网络  11-12
    1.3.2 nRF24L01的应用  12-13
    1.3.3 路由协议  13-14
  1.4 本文的主要工作和结构  14-16
第2章 无线传感网络节点方案设计  16-29
  2.1 系统方案构想  16
  2.2 系统各模块方案的确定  16-21
    2.2.1 短距离无线通信模块方案的确定  16-20
    2.2.2 控制器理模块方案的确定  20-21
    2.2.3 传感器方案的确定  21
  2.3 器件的选用  21-25
    2.3.1 nRF24L01无线收发芯片的选型  21-23
    2.3.2 温度传感器的选型  23-24
    2.3.3 控制器芯片的选型  24-25
  2.4 节点通道地址的设置  25-26
  2.5 单个数据包的应答和重传  26-27
  2.6 跳频技术  27
  2.7 本章小结  27-29
第3章 节点系统的硬件设计  29-50
  3.1 节点系统总体结构  29-30
  3.2 处理器模块及ATmega16L芯片简介  30-31
  3.3 无线通信模块  31-45
    3.3.1 主要技术指标  32-33
    3.3.2 引脚功能  33-35
    3.3.3 SPI接口  35-41
    3.3.4 工作模式  41
    3.3.5 工作频道的选择  41-42
    3.3.6 数据通道  42-43
    3.3.7 载波检测  43
    3.3.8 数据包处理方式  43-45
  3.4 温度传感器模块  45
  3.5 继电器输出模块  45-46
  3.6 电源模块  46-48
  3.7 数字/模拟量采集模块  48
  3.8 配置存储模  48-49
  3.9 存储模块  49
  3.10 本章小结  49-50
第4章 无线采集程序设计思想  50-56
  4.1 主程序设计  50-51
  4.2 子程序设计  51-55
    4.2.1 nRF24L01收发过程  51-53
    4.2.2 温度测量子程序  53-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章 路由协议介绍及实现  56-66
  5.1 获取网络拓扑  56-58
  5.2 节点ID和节点地址之间的转换  58
  5.3 邻接矩阵的形成  58-60
  5.4 初始代价矩阵的生成  60-61
  5.5 前驱矩阵的生成  61-62
  5.6 路由表的生成  62-64
  5.7 网络发生变化的情况  64-65
    5.7.1 加入新节点的处理  65
    5.7.2 节点故障检测和处理  65
  5.8 本章小结  65-66
第6章 实验测试  66-70
  6.1 点对点通信测试  66-67
    6.1.1 通信能力测试  66
    6.1.2 通信距离测试  66-67
    6.1.3 抗干扰测试  67
  6.2 组网测试  67-69
  6.3 实验总结  69
  6.4 本章小结  69-70
第7章 总结与展望  70-72
  7.1 总结  70-71
  7.2 展望  71-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间发表论文情况  75-76
致谢  76-77
实物图  77-78

相似论文

  1. 基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
  2. 战场环境下Ad hoc网络路由协议性能分析,TN929.5
  3. 基于PWM的滴灌控制系统的设计与研究,S152.7
  4. 基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的研究,TN929.5
  5. 基于无线传感器网络的农田环境监测系统路由协议的研究,TN915.04
  6. 基于多层WSN结构的非均匀簇路由协议研究,TP212.9
  7. 中国军人五项体能数字化考核系统设计及其实现关键问题研究,E917
  8. 基于无线网络的多发射功率跨层协议关键技术研究,TN92
  9. Ad Hoc路由协议能量感知及拓扑模型性能分析的研究,TN929.5
  10. 基于LEACH的传感器网络分簇路由协议研究,TP212.9
  11. 低速无线网络中的路由优化及其可信性研究,TP212.9
  12. 无线传感器网络的研究及在应急环境监测中的应用设计,TN929.5;TP212.9
  13. 无线网络控制系统传输模型研究,TN929.5
  14. Ad Hoc网络中多径路由协议的研究与改进,TN929.5
  15. 无线网络中基于网络编码的高效多播策略,TN929.5
  16. 基于灰色模型预测Ad Hoc网络链路稳定度的路由协议,TN929.5
  17. Ad Hoc网络路由协议研究,TN929.5
  18. 基于无线传感器网络的卷烟厂环境监测系统的研究与实现,TP274
  19. 无线传感器网络中基于簇的路由协议研究,TP212.9
  20. 基于地理位置的分簇路由协议GEECR的研究与设计,TP212.9
  21. 容迟网络路由技术研究,TN929.5

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
© 2012 www.xueweilunwen.com