文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于ZigBee协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计
姓名:陈莉
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术与仪器
指导教师:陶正苏
20080101
上海交通大学硕士学位论文摘要
基于 ZigBee 协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计
摘要
随着现在高科技的进步,人们的生活水平有了很大的提高,对环境的
要求也越来越高,环境问题开始得到社会的重视。目前,环境监测发展的
一个重要方向是开发适合中国国情、价格低廉的远程监测系统,而环境监
测系统中极为重要的一部分就是如何获得环境参数,只有获得环境参数才
能进行后面的分析、决策工作。无线传感器网络能够通过各类集成化的微
型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并传
达给用户,具有可快速部署、无人值守、功耗低、成本低等优点,十分适
合应用于环境监测系统。
本文基于 ZigBee 协议设计了用于环境监测的无线传感器网络节点,该
节点采用超低功耗的 MSP430 2420 射频芯片,并移植了
完全符合 ZigBee 2006 标准的协议栈,在协议栈上运行自己的监测程序,能
够实时地采集周围环境的温度,湿度和大气压力,并自动校正,将测量的
数据通过无线传感器网络传输给下一个节点。该节点体积小,功耗低,并
且具有兼容性,能够和不同硬件平台混合组网,实现应用层的完全一致,
不但方便了程序开发,而且能使灵活组网,实现 ZigBee 网络的最大优化。
本文主要对环境监测无线传感器网络的节点的软硬件设计进行了介
绍,硬件方面重点介绍了数据采集模块,数据处理模块的接口设计,无线
通讯模块的板上天线设计、巴伦电路和高频电路设计要点。软件方面重点
2420 无线通讯程序的设计,板上移植的 Z-Stack
结构,以及针对环境监测的应用所进行的开发。最后对节点进行了组网实
验,2430 节点放在一起组网,通过 Packet Sniffer 工具对
通讯信息进行监控和解析。实验证明了混合组网的完全可行性,并且通讯
良好,信号稳定。
关键词:无线传感器网络,ZigBee,环境监测,MSP430, CC2420
I
上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
THE NODE DESIGN OF
ENVIRONMENT MONITORING WIRELESS SENSOR
NETWORK BASED ON ZIGBEE
ABSTRACT
With the modern high-tech progress, people's living standard has been
greatly improved. At the same time, the demands on the environment are more
and more strict and the society has been paying attention to environmental issues.
At present, developing a low-cost remote monitoring system to suit China's
national conditions is an important direction in the development of
environmental monitoring. How to obtain the environmental parameters is an
important part in the environmental monitoring system. Only by obtaining the
environment parameters,the analysis and the decision-making work can be
carried on. Wireless work (WSN) could monitor real-time, detect and
gather cooperatively all kinds of information of environment or monitored
objects through various integrated sensors. And then it transmits the information
to users. WSN can be a rapidly deployed, automatic, low power consump