文档介绍：目录
第一章绪论 2
第二章无线传感器网络节点的设计 4
4
4
第三章基于无线传感器网络的温湿度采集系统 8
8
8
9
10
11
11
第四章总结 13
参考文献 14
第一章绪论
无线传感器网络(WSN,Wireless works)作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术,被认为是21世纪最重要的技术之一。无线传感器网络是由大量的集成了传感、数据收集、处理和无线通信能力的小体积、低成本的传感器节点构成的无线自组织网络,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息,并传送给需要这些信息的用户。由于无线传感器网络具有低成本、自组织、体积小和布撒灵活等特性,因此在军事侦察、环境信息检测、空间探索、农业生产、医疗健康监护、建筑与家居、工业生产控制、交通控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。
1 无线传感器网络体系结构
无线传感器网络典型的体系结构,节点具有传感、信号处理和无线通信功能,它们既是信息包的发起者,也是信息包的转发者。通过网络自组织和多跳路由,将数据向网关发送。网关可以使用多种方式与外部网络通信,、卫星或移动通信网络等等,大规模的应用可能使用多个网关。
无线传感器网络节点一般由4个部分组成:传感器模块、处理模块、无线收发模块和能量供应模块。其中,传感器模块负责信息采集和数据转换;处理模块控制整个传感器节点的操作,处理本身采集的数据和其他节点发来的数据,运行高层网络协议;无线收发模块负责与其他传感器节点进行通信;能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量,通常是微型蓄电池。
2 无线传感器网络特点
目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Adhoc网络等,与这些网络相比,无线传感器网络具有以下鲜明的特点:
(1)硬件资源有限。传感器节点由于受价格、体积和功耗的限制,其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。这一点决定了在节点操作系统设计中,协议层次不能太复杂。
(2)电源容量有限。传感器节点由电池供电,电池的容量一般不是很大,其特殊的应用领域决定了在使用过程中,不能给电池充电或更换电池,一旦电池能量用完,这个节点也就失去了作用(死亡)。因此在传感器网络设计过程中,任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
(3)自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
(4)多跳路由。网络中节点通信距离有限,如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,则需要通过中间节点进行路由。无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的,没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者,也是信息的转发者。
(5)动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络,节点可以随处移动;一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障退出网络运行;一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化,因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
(6)节点数量大,密度高。为了对一个区域执行监测任务,往往有成千上万个传感器节点空投到该区域,数量很大。而且,传感器节点分布非常密集,利用节点之间高度连接性来保证系统的容错性和抗毁性。
(7)以数据为中心。在无线传感器网络中,人们只关心某个区域的某个观测指标的值,而不会去关心具体某个节点的观测数据。以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心。
第二章无线传感器网络节点的设计

无线传感器网络节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块、能量供应模块四部分组成。
无线通讯模块使用于传感器网络的数据通讯协议包括物理层、链路层、网络层和使用层。鉴于传感器网络节点的资源和运算才干,普通不定义传输层。

传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位,是构成无线传感器网络的基础。本文依据传感器节点功耗低、成本低、体积小等硬件限制条件,2420和单片机MSP430的无线传感器网络的硬件节点。
硬件节点设计
在进行无线传感节点设计时,应考虑其具有的如下特点:微型化, 应用中的传感器节点要高度集成,保证不会对目标系统的特性造成影响,受外形尺寸限制,模块必须能够集成更多部件;低功耗,网络往往部署在无人值守的地方,节点使用电池供电,不能频繁更换电池,因此,如何节省电能是应用的首要问题;运行速度,网络对节点的实时性要求很高,要求处理器的实时处理能力要强;扩展接口,多功能的传感器