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文檔簡介
1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ),然而無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源問題卻日益成為其發(fā)展的瓶頸,特別是在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境中,如無人值守、條件惡劣、不易更換電池等使用環(huán)境。隨著MEMS微能源技術(shù)的發(fā)展以及各種低功耗電子器件的出現(xiàn),利用將環(huán)境能轉(zhuǎn)換為電能的微型能量收集器為節(jié)點(diǎn)供電已成為一種新的途徑,其能夠減小節(jié)點(diǎn)體積、延長節(jié)點(diǎn)壽命,進(jìn)而拓寬無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。因此,開展基于風(fēng)致振動(dòng)微型能量收集器供電的無線傳感系統(tǒng)研究,對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
2、的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
論文針對(duì)無線傳感系統(tǒng)在航空航天、武器裝備等領(lǐng)域的應(yīng)用需求,結(jié)合重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心自主研發(fā)的風(fēng)致振動(dòng)微型能量收集器,提出了一種基于風(fēng)致振動(dòng)微型能量收集器供電的無線傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)無線傳感節(jié)點(diǎn)的能耗要求,在分析了風(fēng)致振動(dòng)電磁式微型能量收集器工作特性和輸出特性的基礎(chǔ)上,完成了微型能量收集器為傳感發(fā)射系統(tǒng)供電的管理電路設(shè)計(jì);針對(duì)無線傳感系統(tǒng)中對(duì)發(fā)射節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)不同的應(yīng)用要求,分別設(shè)計(jì)了
3、低功耗無線發(fā)射系統(tǒng)和無線接收系統(tǒng),完成了系統(tǒng)裝調(diào)工作;通過實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)無線傳感系統(tǒng)進(jìn)行了可行性驗(yàn)證和功耗測試,結(jié)果表明,在風(fēng)致振動(dòng)下微型能量收集器產(chǎn)生的電能可以滿足無線傳感發(fā)射系統(tǒng)工作要求,接收系統(tǒng)能可靠接收數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)達(dá)到課題要求。論文的主要研究工作如下:
①在查閱了大量中英文文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)微能源系統(tǒng)為無線傳感網(wǎng)絡(luò)供電的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;
?、诜治隽孙L(fēng)致振動(dòng)電磁式微型能量收集器的工作特性以及超級(jí)電容器的充放電
4、特性,設(shè)計(jì)了一種微能源系統(tǒng)充放電模型,對(duì)模型進(jìn)行了仿真,在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體方案;
?、奂稍O(shè)計(jì)了無線發(fā)射系統(tǒng)的電源管理電路、溫度傳感電路、無線通信發(fā)射電路以及單片機(jī)接口電路,制作了印制電路板(PCB),編寫了單片機(jī)控制程序;
?、茉O(shè)計(jì)了相應(yīng)的無線接收系統(tǒng),搭建了基于ARM處理器的上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示平臺(tái),編寫了單片機(jī)控制程序和上位機(jī)QT圖形界面應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)接收和顯示功能;
?、萃ㄟ^實(shí)驗(yàn)測試了系統(tǒng)
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