無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及其組網(wǎng)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集信息采集、傳輸、處理于一身的綜合系統(tǒng)，目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、城市交通、軍事國防等諸多領(lǐng)域。為實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、照度等環(huán)境指標(biāo)，設(shè)計(jì)一種可靠、低功耗的短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有比較高的參考價(jià)值。此種情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離要求不高，而盡可能要求網(wǎng)絡(luò)可靠、低功耗。
　　本文所設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分為軟件和硬件兩部分。軟件方面包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層部分協(xié)議設(shè)計(jì)、完成代碼編程和設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)測界面。將BFS算法和

2、Dijkstra算法結(jié)合運(yùn)用，獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并生成路由。該方法首先運(yùn)用BFS算法發(fā)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)生成鄰邊矩陣和權(quán)值矩陣，然后將矩陣存儲(chǔ)信息代入Dijkstra算法計(jì)算出最優(yōu)路徑，生成路由，最后協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由表至各從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)接收路由并將其存入存儲(chǔ)矩陣。
　　路由協(xié)議生成流程包括廣播尋址、鄰節(jié)點(diǎn)尋址、節(jié)點(diǎn)代價(jià)處理和生成并轉(zhuǎn)發(fā)路由等過程。路由協(xié)議通過廣播尋址發(fā)現(xiàn)周圍鄰節(jié)點(diǎn)，采用分址延時(shí)方法解決節(jié)

3、點(diǎn)通信時(shí)通道阻塞問題，通過反饋重發(fā)方式解決單次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)數(shù)據(jù)包丟失問題。
　　硬件設(shè)計(jì)包括無線收發(fā)電路設(shè)計(jì)、傳感器電路設(shè)計(jì)。無線收發(fā)電路基于2.4GHz無線射頻芯片nRF24LE1，仿真驗(yàn)證了無線收發(fā)電路前端彎折單極子天線的阻抗帶寬、方向圖和效率，在芯片發(fā)射功率為0dbm情況下計(jì)算點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自由空間傳輸距離理論值。傳感器電路基于光敏傳感器On9658和溫濕度傳感器DHT11，依據(jù)溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)時(shí)序要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了其數(shù)據(jù)采集時(shí)序脈