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瞬态场无线传感器网络关键技术研究

作　者: 胡林
导　师: 江剑
学　校: 南京理工大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 瞬态场传感器网络信号采集 nRF905 无线收发
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 15次
引　用: 1次
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内容摘要

随着无线通信、传感器技术、嵌入式计算机技术、微机电系统和分布式信息处理技术的快速发展而发展起来的无线传感器网络技术,可以广泛应用于军事、国家安全、灾害预测、交通管理、医疗卫生、环境科学、制造业、城市信息化建设等领域。可以预见,无线传感器网络的发展和应用将会给人们的生活和生产的带来极大的变革。本文在综合评论瞬态场信号采集技术和无线传感器网络技术的应用现状的基础上,针对传统的瞬态场信号采集采用有线的数据采集方式在某些应用场合的缺陷以及无线传感器网络的巨大优势,本课题重点研究瞬态场无线传感器网络的结构、协议和算法。本课题完成了以下研究内容：首先针对瞬态场信号采集的特殊要求,对无线传感器网络进行了总体规划,设计了瞬态信号采集节点和汇聚节点的结构,并以低功耗和高抗干扰性为主要考虑因素,确定节点的主要元器件的型号。其次完成了瞬态信号采集节点和汇聚节点的硬件电路设计,对节点的硬件工作原理进行深入的研究。再次完成了无线传感器网络节点软件开发,主要包括数据采集程序设计、无线收发程序设计、同步触发程序设计、时间同步程序设计和休眠程序设计。最后对无线网络进行了系统测试,验证了时间同步方案的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景、目的及意义  7-9
  1.2 国内外研究的现状  9-11
    1.2.1 无线传感器网络的研究现状  9-10
    1.2.2 瞬态场信号测试技术的研究现状  10-11
  1.3 课题研究内容及章节安排  11-13
2 系统的总体方案设计  13-23
  2.1 系统的总体结构  13-14
  2.2 模数转换器件的选择  14-17
  2.3 可编程逻辑器件的选择  17-18
  2.4 数据缓存器件的选择  18-19
  2.5 微处理器的选择  19-20
  2.6 无线收发芯片的选择  20-23
3 系统硬件电路设计  23-32
  3.1 系统电源电路设计  23
  3.2 数据采集模块电路设计  23-24
  3.3 数据处理模块电路设计  24-29
    3.3.1 FPGA单元电路设计  24-26
      3.3.1.1 FPGA外部电路  24-25
      3.3.1.2 晶振电路  25-26
    3.3.2 数据缓冲电路设计  26-27
    3.3.3 微处理器电路设计  27-29
    3.3.4 数据存储电路设计  29
  3.4 数据传输模块电路设计  29-32
    3.4.1 无线收发电路设计  29-30
    3.4.2 接口电路设计  30-32
4 系统软件设计  32-51
  4.1 FPGA内软件设计  32-36
    4.1.1 数据压缩算法设计  32-33
    4.1.2 触发算法设计  33-34
    4.1.3 时间同步算法设计  34-36
  4.2 单片机软件设计  36-51
    4.2.1 单片机软件的整体框架  36-37
    4.2.2 数据采集程序设计  37-39
    4.2.3 数据缓冲程序设计  39
    4.2.4 无线收发程序设计  39-46
    4.2.5 数据存储程序设计  46-48
    4.2.6 时间同步程序设计  48-49
    4.2.7 节点休眠程序设计  49-51
5 系统性能调试  51-56
  5.1 系统调试  51-53
  5.2 可靠性设计  53-56
    5.2.1 无线传感器网络的可靠性设计  54
    5.2.2 节点硬件可靠性设计  54
    5.2.3 节点软件可靠性设计  54-56
6 总结和展望  56-57
  6.1 全文总结  56
  6.2 工作展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
附录A 瞬态场无线传感器节点原理图  62-63
附录B  63

瞬态场无线传感器网络关键技术研究

内容摘要

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