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1、精品学习资源毕业设计说明书基于 ARM 的无线传感器网络设计同学姓名：学号：欢迎下载精品学习资源学院：专业： 指导老师：电子科学与技术欢迎下载精品学习资源2021 年 6月欢迎下载精品学习资源基于 ARM 的无线传感器网络设计摘 要Zigbee 属于无线通讯范畴，是一种新奇的无线通讯技术；在工业掌握、环境监测、商业监控、汽车电子、家庭数字掌握网络等应用中；zigbee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动掌握和远程掌握领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能；本次毕业设计的主要任务是设计出一个基于ARM的无线传感器网络系统， 可以采集测
2、量不同地点的温度并显示；本论文主要内容如下：1. 分析了国内外无线传感器网络的讨论现状及其进展趋势；2. 介绍了基于 ARM-cortexM0 核心的处理器和增强型8051 核心射频 SOC 单片机的外围电路设计方式；3. 对设计的硬件电路进行了具体的介绍，主要分为温度测量、有线通信、无线通信几个部分；4. 简要介绍了软件系统的主要功能和总体设计思路；5. 对电路调试过程中发觉的问题进行了具体的分析，为设计的稳固供应基础；6. 介绍了硬件电路的调试方法和综合调试结果；关键词:Zigbee，传感器网络，温度测量， CC2530，LPC1114，射频A design of ARM based wi
3、reless sensor networkAbstractZigbee is a new wireless communication technology widely applied in industry controlling,environment detecting, commercial monitoring,motive electronics and home digital network controlling.Zigbee is a bidirectional communicating technology with the features of short dis
4、tance,simple,low consumption,low data rate,cost efficiency. It is a good solutionthat can be embedded in series of devices for auto and remote controlling with positioning function.欢迎下载精品学习资源The major task of this is to design a system of arm based wireless sensor network that can collect temperatur
5、e in different places.This thesis is mainly about:1. Analyzing the current researching state and developing direction of wirelesssensor network internationally.2. Introduced the method of designing peripheral circuits of ARM cortex-M0 and enhanced 8051 MCUs.3.A detailed introduction of hardware circ
6、uit, mainly about temperaturemeasuring, cable communication and wireless communication.4. Brief introduction of main function and designing method of software.5. Specific analysis of the problems discovered in debugging process which will make the designing more stable.6. The method of hardware debu
7、gging and debug results.Key words: Zigbee, WSN, temperature measurement, LPC1114, CC2530, RF欢迎下载精品学习资源目录1 绪论 11.1 引言11.2 无线传感器网络的国内外进呈现状 11.3 无线传感器进展趋势 21.4 传感器的定义和作用 31.5 本文讨论主要内容 31.6 本章小节 42 系统总体方案设计 52.1 方案框架 52.1.1 总体硬件方案框架 52.1.2 和谐器硬件框架 52.1.3 节点硬件框架 62.2 系统硬件器件 62.2.1LPC11146 2.2.2CC2530F256
8、72.2.3LCD1602A82.2.4AMS1117-3.392.2.5AO3400102.3 本章小结 113 系统硬件设计 123.1 电源供应电路 123.2 LCD1602A接口电路 133.3 时钟电路 143.4 报警电路 143.5 射频天线电路 153.6 复位电路 163.7 印制电路板设计 173.7.1 布局 17欢迎下载精品学习资源3.7.2 布线 173.7.3 添加过孔 183.7.4 添加泪滴 183.7.5 覆铜 193.7.6 查看 3D 模型图 193.8 本章小结 194 系统软件设计 204.1 节点地址编码和数据通讯帧格式204.2 射频包传送流程
9、204.3 射频包接收流程 214.4 和谐器软件设计 224.5 节点软件设计 235 实物综合调试及结果 245.1 调试中遇到的问题与解决方法 245.2 实物调试结果 25 6 总结 27附录 A PCB 图 28附录 B 和谐器电路原理图 29 附录 C 节点电路原理图 31 附录 D LPC1114 主程序 32 附录 E CC2530 主程序 35参 考 文 献 41致 谢 42欢迎下载精品学习资源1绪论1.1 引言无线传感器网络 Wireless Sensor Network是一种新兴的科学技术网络，最早的讨论来源于美国军方；无线传感器网络是由大量具有特定功能的传感器节点通 过
10、自组织的无线通信方式，相互传递信息，协同完成特定功能的智能专用网络；它综合了传感器技术、嵌入式运算技术、通信技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术和软件编程技术等，可以实时监测、感知和采集网络所监控区域内的各种环境和监测对象的信息，并对收集到的信息进行处理后传送给终端用户；无线传感器网络在工业、农业、交通、军事、安全、医疗、空间探测，以及家庭和办公环境等众多领域都有着广泛的应用，其讨论、开发和应用关系到国家安全、经济进展等很多重要方面；因无线传感器网络宽阔的应用前景和庞大的应用价 值，近年来在国际上引起了广泛的重视，并投入了大量的资金；国际上各机构组织对无线传感器网络技术及相关讨论的高度重视
11、，也大大促进了无线传感器网络的进展，使无线传感器网络在很多应用领域都开头发挥着其特殊的作用；1.2 无线传感器网络的国内外进呈现状随着近年来国际上对无线传感器网络的广泛关注，特别是无线传感器网络在国防军事、国家安全、环境科学、交通治理、医疗卫生、反恐、灾难监测、空间探究等领域的庞大潜在应用价值，使得很多政府机构和科研单位对于无线传感器网络讨论方面的投入也在不断加大，从而使无线传感器网络进展取得了很大的进步；从国外讨论现状来看，美国在无线传感器网络方面进行了较深化的讨论；美国的加州高校伯克利分校、加州高校洛杉矶分校、麻省理工学院、康奈尔高校等 高校已经进行了无线传感器网络基础理论和关键技术的讨论
12、；加州高校伯克利分 校提出了基于相关性的数据编码模式、确定无线传感器网络中节点位置的分布式 算法及重构传感器节点位置的方法等，并研制了一个基于无线传感器网络的操作 系统 Tiny OS；加州高校洛杉矶分校开发了一个无线传感器网络环境模拟系统，用于讨论无线传感器网络中显现的问题；南加州高校提出了部署移动传感器节点的 方法、节约能量的运算集合的树结构算法等；麻省理工学院已经开头讨论用于超欢迎下载精品学习资源低能耗无线传感器网络的方法和技术；正对无线传感器网络通信协议的特别性， 康奈尔高校等高校开展了相关讨论，先后提出了基于谈判类协议、定向发布类协议、能量敏锐类协议、多路径类协议、传播路由协议、介质
13、存取掌握协议、基于集群的协议、以数据为中心的路由算法等新的通信协议；英国、日本、意大利等国家的一些高校和讨论机构也纷纷开展了该领域的讨论工作，且取得了一些初步的讨论成果；从国内的讨论来看，国内有关无线传感器网络的讨论才刚刚起步，清华高校、西南交通高校、黑龙江高校、中科院传感器技术国家重点试验室等单位，近几年才开头无线传感器网络的相关讨论；从目前国内公开发表的学术文章来看， 主要是一些从事运算机网络及传感器技术讨论的专业人士，从无线传感器网络体系结构等学问点角度对无线传感器网络技术进行分析和综述；在介绍无线传感器网络相关基础学问和技术的基础上，对其应用价值进行了分析，并阐述了无线传感器网络技术讨
14、论的一些热点问题；实际上无线传感器网络是一个多学科交叉的讨论领域，其讨论需要仪器科学、运算机科学及通信科学等技术的结合；随着国内讨论的进一步深化与拓展，信任会促进无线传感器网络的进展；1.3 无线传感器进展趋势无线传感器网络已经成为国际上诸多机构讨论的热点，随着小规模的广泛投入使用，大规模动态的无线传感器网络将更具重要的科研价值和广泛的应用前 景；但是从国内进呈现状看，无线传感器网络的大规模应用仍不成熟，仍存在着很大的研发空间；信任在不久的将来，随着相应关键技术的进步，无线传感器网络将会渗透到社会的每个角落，得到充分的应用；总的来说，将来传感器网络的讨论主要有以下几个方向：节点微型化：利用现在
15、的微机电、微无线通信技术，设计微体积、长寿命的传感器传节点是一个重要的讨论；伯克得高校研制的尘埃传感器节点，把传感器的大小降低到一个立方毫 M，使这些传感器颗粒可以悬浮在空中；寻求系统节能策略：无线传感器网络应用于特别场合时，电源不行更换，因此功耗问题上已经取得了很大的讨论成果，提出了一些低功耗的无线传感器网络协议，将来将会取得更大的进步；低成本：由于传感器网络的节点数量特别大，往往是成千上万个；要使传感欢迎下载精品学习资源器网络达到有用化，要求每个节点的价格掌握在1 美元以下，而现在每个传感器节点的价格大约在80 美元左右；假如能够有效地降低节点的成本，将会大大推动传感器网络的进展；传感器网
16、络的安全问题和抗干扰问题：与一般的网络一样，传感器网络同样也面临着安全性的考查，即如何利用较少的能量和较小的运算量来完成数据加 密、身份验证等；在破坏或受干扰的情形下牢靠地完成执行的任务，也是一个重要的讨论课题；节点的自动配置：将来将着重于讨论如何将大量的节点依据肯定的规章组成一个网络；当其中某些节点上电后，网络能够快速找到这些节点，并且不影响到网络的正常使用；配置冗余节点是必要的；1.4 传感器的定义和作用一般来说，能够把特定的被测量信息 物理量、化学量、生物量 按肯定过程转换成某种可用信号 电信号、光信号 的器件或装置，我们把它称为传感器；传感器是生物体感官的工程模拟物；反过来，生物体的感
17、官有可以看作是自然的传感器；随着数字化和信息技术与机械装置的融合，传感器和执行器已经开头实现数据共享、掌握功能和掌握参数和谐一体化，并通过现场总线与外部连接；随着基础自动化掌握功能的重新安排，很多运算机掌握功能下放到传感器和执行器中完成，如参数检测、掌握、诊断和保护治理等；传感器和执行器的进展趋势是向集成化、微型化、智能化、网络化和符合多功能化的方向进展，主要是利用纳 M技术、新型压电与陶瓷材料等新原理和新材料，如研发航天、深海、和基因工程领域的感知系统和执行系统；传感器的作用类似于人的感觉器官，是实现测试与掌握的首要环节；例如，美国阿波罗 10号共用了 3295个传感器；在 2001年1月和
18、7月，美国的国家导弹防备系统方案分别进行了两次试验，均因传感器发生故障，使每次耗资9000万美元的试验以失败告终；在 2005年7月13日“发觉号 ”航天飞机外挂燃料箱上的 4个引擎掌握传感器之一发生了故障，直接导致原发射方案的推迟，使得本已一波三折的美国重返太空方案再次显现波折；可见，没高保证和性能牢靠的传感器对原始信息进行精确牢靠的捕捉与转换，通信技术和运算机技术也就成了无源之水，一切精确的测试和掌握将无法实现；欢迎下载精品学习资源1.5 本文讨论主要内容1基于ARM 系统 LPC1114的Zigbee网络和谐器的总体方案设计；2Zigbee网络节点的总体方案设计；3基于ARM 和51核心
19、 MCU 的外围电路设计；3系统软件设计；包括和谐器和节点的软件设计；1.6 本章小节本章主要介绍了无线传感器网络的定义及应用，具体地叙述了无线传感器网络的讨论现状，通过对理论与实践的分析，猜测将来无线传感器网络进展的趋势，随着科技的进步，无线传感器网络向智能化、微型化、安全化进展，将更大的促进工业、农业的进展；2 系统总体方案设计2.1 方案框架2.1.1 总体硬件方案框架图 2.1.1 总体硬件方案框架图该无线传感器网络包含 3个节点和一个和谐器，和谐器具有建立 Zigbee无线网络、数据显示和温度测量的功能，节点具有温度测量和加入Zigbee网络和和谐器通信的功能；网络结构采纳星型拓扑结
20、构，节点与节点之间无法直接通信，协调器可与任何一个节点进行时分双工通信；2.1.2 和谐器硬件框架欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源天线程序烧录接口电源 DC-DC时钟电路复位程序烧电路录接口欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源巴伦变换电路射频 SOCARM欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源串行调试报警时钟接口电路电路LCD显示电路工作指示灯SD卡接口欢迎下载精品学习资源图 2.1.2 和谐器硬件框架图和谐器使用 5V电源供电，总体分为 ARM 和RF两个部分， RF部分负责接收其他节点温度数据和采集本芯片温度数据，然后将其通过SPI传送给 ARM 并判定是否需要报警，主芯片采
21、纳 TI公司的 CC2530无线SOC；ARM 部分负责接收温度数据显示到LCD 之上，并储存进 SD卡选做，主芯片采纳 NXP 公司的LPC1114；2.1.3 节点硬件框架天线程序烧录接口状态灯欢迎下载精品学习资源巴伦变换电路串行调试接口时钟电路射频SOC报警电路电池 3V 2xAA欢迎下载精品学习资源图 2.1.3 节点硬件框架图节点使用两节 1.5V 干电池供电， RF主芯片也采纳 CC2530，节点的主要功能即采集四周环境温度，并搜寻网络，将数据传送给网络的和谐器，并依据事先设定的阈值判定是否报警；如您需要完整的本文档，请联系QQ ： 327147965.欢迎下载精品学习资源本设计已评比上校级优秀毕设，所需要的毕业设计说明书、毕业设计任务书、开题报告、指导老师评语、校优秀论文摘要、答辩委员会评语、英文文献原文及翻译、评阅人评语一应俱全；如您需要本设计的实物，请登记上方联系方式；欢迎下载精品学习资源欢迎下载