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如何使用ANT传感器网络实现温度监测系统的设计和实现

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:3.23 MB | 2020-03-11

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　　随着传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术的飞速发展，无线传感器网络技术日趋成熟，其在农业自动化、生态监测 和智能家居等领域的应用越来越广泛。基于无线传感器网络的温度监测技术，弥补了传统监测技术测量精度低、实时性差、部署工作量大和成本高等不足，成为工程应用领域一个备受关注的课题。

　　本文 研究 了无线传感器网络的通信协议 分析 比较了 目前 广泛使用的 ZigBee 、 ANT 等通信协议 的优缺点，并根据温室及 智能 楼宇 等应用环境的 温度变化规律和空间 特征 ，设计了基于 ANT 无线传感器网络的温度监测系统 的网络拓扑、节点电路图和节点软件流程图并最终实现 了整个系统平台。 经 测试验证 本系统符合 最初的 设计目标：超低功耗、实时性和低成本 。本文 所做 的主要 工作 如下：

　　1 、 针对 无线传感器网络 ZigBee 协议开发难度大 、开发周期长、成本高 等缺点 充分利用 ANT 协议易开发、低成本、超低功耗等 优势 并 结合温度监测的 实际 应用环境， 设计了基于 ANT 无线传感器网络的温度监测系统 。 本系统由三种节点组成：传感器节点、中继节点和汇聚节点。传感器节点负责采集并发送温度数据，中继节点负责接收温度数据并将其传输至汇聚节点，汇聚节点接收所有节点采集的温度数据并发送至用户客户端。 节点 主要 由温度传感器、微处理器和 ANT 引擎 三大部分 构成。

　　2 、 分析比较市场上广泛使用的温度传感器、微 处理器和 ANT 芯片型号，设计了以DS18B20 为温度传感器、 MSP430 单片机为微处理器、 nRF24AP2 为 ANT 引擎的超低功耗节点。 DS18B20 与其他温度传感器相比，具有适当的测温范围和精度，极简单的接口；MSP430 单片机与 51 等 其他型号 单片机相比， 功耗更低，开发更简单 ，更适合用于 以电池作为电源 的系统； nRF24AP2 是开发者普遍使用、在 我 国市场上易于购买的 ANT 芯片。

　　3 、 基于分层思想设计了传感器节点、中继节点和汇聚节点的软件。三种节点的软件设计分三层实现，分别是应用层、接口层和驱动层。应用层主要 实现节点的初始化和消息处理；接口层主要实现消息的构建和解码；驱动层主要实现 位、字节的读写。 遵循软件测试的基本原则，对系统进行了单元测试、集成测试和性能测试，验证了系统的功能和性能。

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