摘要
空气品质对人的影响至关重要，利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法，本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用及监控系统的网络设计。
本系统采用无线传感器网络来实现数据的采集与发送。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。
本设计系统采用CC2430无线通信模块、温湿度传感器DHT90、空气质量传感器QS-01、电源模块构建无线传感器网络，通过RS－232串口和监控中心通信，使用软件开发平台IAR Embedded Workbench开发ZigBee协议栈，基于ZigBee的无线网络技术以低功耗、低成本、低复杂度等特点受到越来越多企业和个人的青睐。空气质量监测系统特别适合于数据吞吐量小、网络建设投资少、网络安全要求较高、不便频繁更换电池或充电的场合。预计将在消费类电子设备、家庭智能化、工控、医用设备控制、农业自动化等领域获得广泛应用,利用ZigBee技术完成传感器节点和汇聚节点的应用程序，最终能够实现空气质量的监测。
关键字：无线传感器；cc2430；DTH90；zigbee技术；空气质量检测
ABSTRACT
Air quality impact on people is very important, using sensors to detect air quality is now a popular method, this paper introduces the sensor in air quality testing principle, analyzes the advantages and disadvantages of gas sensor, and gas sensor development trend and prospects.
The system uses wireless sensor networks to achieve data’s collection and transmission.Wireless sensor networks are composed of a large number of low-cost micro-sensor nodes which are deployed in the monitoring region, uses wireless communication means to form a multi-, collection and processing of perceived target information in the network coverage region, and send them to observers.
This system uses CC2430 wireless communication module ,temperature and the ZigBee wireless networking by low characteristics and so on power loss, low cost, low complexity receives more and more many enterprises and individual favor.The ZigBee technology suits specially in the data volume of goods invests few, the
network security request is frequently.The estimate in the expense class
electronic installation, the family intellectualization, the labor will control,
medical domains and so on device control, agricultural automation
obtains the widespread application These can definitively achieve the
purpose of air quality monitoring.
Keywords:wireless sensor;CC2430;DTH90;ZigBee technology;air quality
testing
目录
摘要............................................................................................................................................ ABSTRACT..............................................................................................................................
1 绪论........................................................................................................................................
1.1 引言..............................................................................................................................
1.2 课题背景和研究意义..................................................................................................
1.3 无线传感器网络的研究进展 .....................................................................................
1.4 论文的研究内容与组织结构 .....................................................................................
2 无线传感器网络概述 ...........................................................................................................
2.1 无线传感器网络简介..................................................................................................
2.2 无线传感器网络体系结构概述 .................................................................................
2.3 无线传感器网络特点..................................................................................................
2.4 无线传感器网络应用..................................................................................................
2.5无线传感器网络关键技术......................................................................................
2.6 无线传感器网络拓扑结构 .........................................................................................
3 空气质量监测系统硬件设计 ...............................................................................................
3.1 ZigBee技术..................................................................................................................
3.2 系统总体结构设计......................................................................................................
3.3 传感器节点的硬件设计 .............................................................................................
3.3.1 节点硬件总体结构......................................................................................................
3.3.2 处理器和无线通信模块HFZ－CC2430EM－22 ........................................................
3.3.2 传感器模块.................................................................................................................
3.4 汇聚节点的硬件设计..................................................................................................
3.4.1 电源模块 ....................................................................................................................
3.4.2 RS－232串口模块....................................................................................................... 4空气质量监测系统软件设计 ................................................................................................
4.1 ZigBee协议..................................................................................................................
4.2 IAR开发环境介绍 ......................................................................................................
4.3 传感器节点应用程序设计 .........................................................................................
4.4 汇聚节点应用程序设计 .............................................................................................
5 系统测试与结果分析 ...........................................................................................................
5.1 测试方案......................................................................................................................
5.1.1 硬件测试 ....................................................................................................................
5.1.2 温度采集及串口显示测试...........................................................................................
5.1.3 数据通信测试 .............................................................................................................
参考文献....................................................................................................................................附录C 部分程序......................................................................................................................
4.2.1原语概念 ................................................................................................................
4.2.2建立新网络 ............................................................................................................
4.2.3ZigBee设备加入网络过程 ......................................................................................
1 绪论
1.1 引言
由于环境问题的严重性使得全社会环保意识的提高,对于环境信息的需求也越来越大。与传统的空气质量监测系统相比，使用传感器网络进行环境监测具有如下优点：传感器网络对被监测环境影响小；传感器网络采集数据量大、精度高；传感器节点还具有无线通信能力，可以使得节点协同监控。无线传感器网络常适用于无人监守的远程监测，该文采用无线传感器网络来监测空气质量,在城市内选择一些监测点,放置传感器节点，并通过ZigBee无线技术传输数据,终端工作人员可以通过监控中心对监测系统进行管理和配置、发布监测任务或是收集回传数据。
1.2 课题背景和研究意义
课题背景：当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染[1]。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境问题对我们来讲，就显得尤为重要。然而对于室内环境问题，我们又往往忽视其重要性。但如今，各种疾病给我们敲响了警钟，再一次提醒我们，改善室内环境，杜绝和防止室内污染，不仅是为了提高我们的生活质量，而且，它也关系到身体健康和生命安全。自然环境有包括空气环境、声音环境、温湿环境和光环境[2]。人工环境又分为绿化环境、装饰环境、改造后的自然环境等。我们通常所提到的环境污染只是提到空气环境污染，因为它对人的危害最大、最直接，从而忽视了其他环境的
利用和改造。其实，其他的室内环境污染一样对我们的生活、学习、工作、娱乐等等方面产生了各种危害和影响。美国专家研究表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重二至五倍，在特殊情况下可达100倍。室内空气中可检测出500多种挥发性有机物，某些有害气体浓度可高出户外十倍乃至几十倍，其中20多种是致癌物。所以美国已将室内空气污染归为危害公共健康的5大环境因素之一。加拿大的一个卫生组织的调查也显示，当前人们68﹪的疾病都与室内空气污染有关室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌，所以检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段[3]。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具，并且在空气质量检测方面发挥重要作用。
研究意义：人类生存离不开空气，而人的一生约80%的时间是在室内度过的，特别是老、弱、病、残、幼、孕等体弱者在室内活动时间更长，室内环境质量的好坏对他们的身心健康更加重要。因此加强室内环境的监测与治理，对保证人民的健康，提高国民的整体素质十分重要。尤其像我国这样人口众多，而医疗保健水平又跟不上的国家，加强室内环境监测，维持一个绿色的居住、办公场所，让广大人民都拥有一个健康的体魄，显得尤为重要。国外大量研究结果也表明，室内空气污染会引起“致病建筑综合症”（BBS），症状包括头痛、眼、鼻和喉部不适，干咳，皮肤干燥发痒，头晕恶心注意力难于集中和对气味敏感等[4]。建筑关联病（BRI），症状有咳嗽，胸部发紧，发烧寒颤和肌肉疼痛等，所以任何一个场所包括室内、室外都有必要进行空气检测，给家人朋友一个舒适健康的生活环境。
环境保护，监测先行，自动化、信息化是做好环境监测的前提和保障，
多年来在地方经济迅速发展的同时，各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件，严重影响了人们的生活质量，阻碍了当地经济的持续发展[5]。随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时，加大了对环境监测及应急监测的投资力度，各地区陆续规划安装了空气质量监测站。
1.3 无线传感器网络的研究进展
在西方和一些发达国家如加拿大、英国、德国、意大利和日本等国家的研究机构也加入了无线传感器网络的研究。欧盟的Philips、France Telecom、Siemens、Ericsson等公司，日本的NEC、欧姆龙、OKI、Sky2等开展了无线传感器网络的研究美国科学基金委员会2003年制定了无线传感器网络研究计划，研究领域涉及能感知有毒化学物、生物攻击等的传感器节点、分布环境下传感器网络的特性等问题[6]。美国著名院校几乎都有研究小组在从事无线传感器网络相关技术的研究。
在我国无线传感器网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动，首次正式出现于1999年中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的“信息与自动化领域研究报告”中。国内的一些科研单位和著名大学，如中国科学院自动化所、软件所及清华大学、哈尔滨工业大学从2002年开始在时间同步与定位、传感器数据管理系统方面开展了研究工作。2005年，将无线传感器网络基础理论和关键技术列入计划；2006年，将水下移动传感器网络的关键技术列为重点研究项目。国家发改委下一代互联网(CNGI)示范工程中，也部署了无线传感器网络相关的课题，国内也有越来越多的企业开始关注无线传感器网络技术的发展，开始推出针对无线传感器网络及ZigBee的解决方案，而无线网络应用在生活中的研究也是刚刚起步[7]。
目前ZigBee网络的应用范围非常广泛，很多我们想象不到的地方也在使用ZigBee技术。例如，在工业领域，ZigBee技术不仅用来控制照明灯的开关，它还有一个用途是检查高速路上照明灯的工作情况。以前工程师要开车到高速路上检查哪些照片灯已经坏掉了，需要维修，但因为车速较快，不能记下所有要检修灯的编号，但通过ZigBee网络，工程师只需坐在计算机，就可以很清楚地监测到整个高速路上照明灯的工作情况，这是目前的一个热点应用。再如，ZigBee技术用于进出的控制，可以记录汽车的进出，也可以在人员进出时用于传输相关指纹来识别数据，进行身份认证。此外，通过ZigBee网络的路由器功能，它还可以用来实时监控煤矿内各点的安全状况，防止事故的发生。在加油站，一些客户不希望布线，他们正在考虑采用ZigBee无线技术来传输相关数据。在消费类电子方面，ZigBee技术可以替现在的红外遥控，于红外遥控相比，ZigBee的优势在于每一个操作都会有反馈信息，告诉他们是否实现了相关操作。现今我们也可以看到ZigBee用于家庭保安，消费者在家中的门和窗上都安装了ZigBee网络，当有人闯入时，ZigBee可以控制开启室内摄像装置，这些数据再通过Internet或WLAN网络反馈给主人，从而实现报警[8]。当在家电产品如空调，热水器等安装ZigBee模块后，用户可以通过ZigBee无线网络来控制这些产品的开启。在建筑智能化领域，各种灯光的控制，气体的感应与监测，如煤气泄漏的感应和报警都可以应用ZigBee技术。ZigBee在未来的几年里将在工业控制，工业无线定位，家庭网络，汽车自动化，楼宇自动化，消费电子，医用设备控制等多个领域具有广泛的应用前景，特别是家庭自动化和工业控制，将成为今后ZigBee芯片的主要应用领域。在工业领域，利用传感器和ZigBee网络，使得数据的自动采集，分析和处理变得更加容易，可以作为决策辅助系统的重要组成部分。在汽车领域，主要是传递信息的通用传感器。由于
很多传感器只能内置在飞转的车轮或者发动机中，比如轮胎压力监测系统，这就要求内置无线通信设备使用的电池有较长的寿命，同时应该克服嘈杂的环境和金属结构对电磁波的屏蔽效应。在精确农业领域，传统农业主要使用孤立的，没有通信能力的机械设备，主要是依靠人力监测作物的生产状况，采用了传感器和ZigBee网络后，农业将可以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化，网络化，职能化和远程控制的设备来耕种。在家庭和楼宇自动化领域，家庭自动化系统作为电子技术的集成得以迅速扩展，易于进入，简单明了和廉价的安装成本等成了驱动自动化居家，建筑开发和应用无线技术的主要动因[8]。在医学领域，将借助于各种传感器和ZigBee网络准确而且实时地监测病人的血压，体温和心跳速度等信息，从而减轻医生的查房的工作负担，有助于医生做出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护和治疗。在消费和家用自动化市场，可以联网的家用设备有电视，录像机，无线耳机，PC外设，运动与休闲器械，儿童玩具，游戏机，窗户和窗帘，照明设备，空调系统和其它家用电器。
1.4 论文的研究内容与组织结构
研究内容：本论文研究了如何利用传感器检测空气质量及介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的特点,以及气体传感器的发展趋势和前景本包括系统的软硬、件设计及其具体实现，主要研究内容如下。
一是，目前我国采用的空气质量监测方法的研究，基于无线传感器网络的空气质量监测系统的研究意义和无线传感器网络的概述，概述包括基本概念、结构、体系结构、特点、应用、关键技术和网络拓扑结构。
二是，该系统的硬件设计。该系统采用符合IEEE802.15.4标准的
ZigBee无线技术来实现网络中节点间的无线通信。温湿度传感器节点由西安华凡科技有限公司的HFZ－CC2430EM－22模块，温湿度传感器DHT90和两节五号电池组成。气体传感器节点由西安华凡科技有限公司的HFZ－CC2430EM－22模块，空气质量传感器QS-01和5V锂电池组成。研究了HFZ－CC2430EM－22模块的结构、特性和CC2430芯片的内部结构、外在电路；研究了DHT90的工作原理并实现了传感器通信，最终焊接制作出温湿度传感器节点。汇聚节点由西安华凡科技有限公司的HFZ－CC2430EM－22模块和SmartRF07DB母板组成。主要应用母版的串口电路和电源模块，因为汇聚节点一直处于工作状态因此选择持续的USB供电方式，通过串口连接汇聚节点和PC机并显示测试数据，而串口电平与TTL电平幅值不同无法直接相连，因此需要串口电路转换电平。
三是，该系统的软件设计。论文研究了德州仪器开发的ZigBee协议栈Z－Stack的软件构架，并在IAR集成开发环境中开发该协议栈，根据传感器节点和汇聚节点的应用流程添加自己的温湿度采集应用程序和修改主文件中的任务处理函数，最终实现功能。
论文结构：共分为5章，结构安排如下：
第1章：绪论。介绍了目前的空气质量监测方法，课题的研究背景及研究意义，无线传感器网络的研究进展和论文的主要研究内容和组织框架。
第2章：无线传感器网络概述。介绍了无线传感器网络的基本构架、体系结构、特点、应用和关键技术。
第3章：空气质量监测系统硬件设计。介绍了ZigBee技术，系统的总体结构设计，传感器节点和汇聚节点的硬件设计。
第4章：空气质量监测系统软件设计。介绍了ZigBee协议栈，IAR
集成开发环境，传感器节点和汇聚节点的应用程序设计。
第5章：总结与展望。总结本论文所做的工作，提出现有方案的不足之处，并对下一步工作进行了展望。
2 无线传感器网络概述
2.1 无线传感器网络简介
无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知，采集，处理和网络传输覆盖地理区域感知对象的检测信息，并报告给用户。它的英文是Wireless Sensor Network 简称WSN。大量的传感器节点将探测数据，通过汇聚节点经其他网络发送给了用户[9]。
在这个定义中，传感器网络实现了数据采集，处理和传输的三种功能，而这对应着现代信息技术的三大基础技术，即传感器技术，计算机技术和通信技术。无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展。波士顿大学，还于最近创办了传感器网络协会，期望能促进传感器联网技术开发。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也被列入其中[10]。可以预计，无线传感器网络的广泛应用是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
2.2 无线传感器网络体系结构概述
近年来随着无线通信、集成电路、传感器以及微机电系统（MEMS）等技术的飞速发展，使得低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器的大量生产成为可能，这些微型无线传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能，无线传感器网络（以下简称传感器网络）就是由许多这些传感器节点协同组织起来的。传感器网络的节点可以随机或者特定地布置在目标环境中，它们之间通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。
传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，它将会对人类未来的生活方式产生深远影响[11]。2003年2月份的美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一。
传感器网络最初来源于美国先进国防研究项目局(DARPA-Defense Advanced Research Projects Agency)的一个研究项目，当时处于冷战时期，为了监测敌方潜艇的活动情况，需要在海洋中布置大量的传感器，使用这些传感器所监测的信息来实时监测海水中潜艇的行动。但是由于当时技术条件的限制，使得传感器网络的应用只能局限于军方的一些项目中，难以得到推广和发展。近年来随着无线通信、微处理器、微电机系统等技术的发展，使得传感器网络的理想蓝图能够得以实现，其应用前景越来越广，国外各个研究机构对它的研究也正方兴未艾。
在传感器网络中，每个节点的功能都是相同的，大量传感器节点被布置在整个被观测区域中，各个传感器节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户，数据传送的过程是通过相邻节点的接力传送的方式传送回基站，然后再通过基站以卫星信道或有线网络连接的方式传送给最终用户。
2.3 无线传感器网络特点
传感器网络是由大量体积小、成本低、具有无线通信、传感、数据处理的传感器节点（sensor node）组成的，传感器节点一般由传感单元、处理单元、收发单元、电源单元等功能模块组成（如图2-1所示）。除此之外根据具体应用的需要，可能还会有定位系统、电源再生单元和移动单元等[12]。其中电源单元是最重要的模块之一，有的系统可能采用太阳能电池等方式来补充能量，但是大多数情况下传感器节点的电池是不可补充的。定位系统对传感器网络的路由是很重要的，有些传感器节点采用全球定位系统（GPS）进行定位，但是GPS模块价格昂贵且体积难以减少，所以不可能全部节点都使用GPS来进行定位。此外，GPS定位还受到其他限制，如部分应用于建筑物内部等。通常情况下是在整个网络中会有某些传感器节点配有GPS系统，其他节点通过局部定位算法得到它们与配有GPS的节点之间的相对位置，这样所有节点都能知道各自的具体位置了。除借助GPS的定位方式外，还有离散梯度法等间接定位方式。
图2-1 传感器网络节点的组成模块
Fig 2-1 node module of Sensor network
传感器网络与传统网络相比有一些独有的特点，正是由于这些特点使得传感器网络存在很多新问题，提出了很多新的挑战[13]。传感器网络的主要特点有：
1) 传感器网络的节点数量大、密度高
由于传感器网络节点的微型化，每个节点的通信和传感半径很有限，一般为十几米范围之内，而且为了节能，传感器节点大部分时间处于睡眠状态，所以往往通过铺设大量的传感器节点来保证网络的质量。传感器网络的节点数量和密度都要比一般网络高几个数量级，可能达到每平方米上百个节点的密度, 甚至多到无法为单个节点分配统一的物理地址。这会带来一系列问题，如信号冲突、信息的有效传送路径的选择、大量节点之间如何协同工作等。
2) 传感器网络的节点有一定的故障率
由于传感器网络可能工作在恶劣的外界环境之中，网络中的节点可能会由于各种不可预料的原因而失效，为了保证网络的正常工作，要求传感器网络必须设计成具有一定的容错能力，允许传感器节点具有一定的故障率。
3) 传感器网络节点在电池能量、计算能力和存储容量等方面有限制
由于传感器节点的微型化，节点的电池能量有限，而且由于物理限制难以给节点更换电池，所以传感器节点的电池能量限制是整个传感器网络设计最关键的约束之一，它直接决定了网络的工作寿命。另一方面，传感器节点的计算和存储能力有限，使得其不能进行复杂的计算，传统Internet网络上成熟的协议和算法对传感器网络而言开销太大，难以使用，必须重新设计简单有效的协议及算法[14]。
4) 传感器网络的拓扑结构变化很快
由于传感器网络自身的特点，传感器节点在工作和睡眠状态之间切换以及传感器节点随时可能由于各种原因发生故障而失效，或者有新的传感器节点补充进来以提高网络的质量，这些特点都使得传感器网络的拓扑结构变化很快，这对网络各种算法（如路由算法和链路质量控制协议等）的有效性提出了挑战。此外，如果节点具备移动能力，也有可能带来网络的拓扑变化。
5) 以数据为中心
在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，比如说人们可能希望知道“检测区域的东北角上的温度是多少”，而不会关心“节点N所探测到的温度值是多少”。这就是传感器网络的以数据为中心的特点。而传统网络传送的数据是和节点的物理地址联系起来的，以数据为中心的特点要求传感器网络能够脱离传统网络的寻址过程，快速有效的组织起各个节点的信息并融合提取出有用信息直接传送给用户[15]。
现在已经有一些致力于传感器网络的公司，如美国的Crossbow公司和Dust公司等，其中Crossbow公司已经推出了Mica系列传感器网络产品，到现在已经有了Mica，Mica2，Mica2Dot三种产品。他们还为Mica 开发了一套微型的操作系统TinyOS。Mica2Dot的大小和一枚硬币差不多，每个Mica2可以分为两个模块，一个是基本的射频和处理模块MPR （Mote Processor Radio Board），另一个是可选的传感模块MDA（Mote Data Acquisition Board）。Mica2工作在915MHz的ISM频段上，有两个可调的工作频率：914.007MHz和915.998MHz[16]。以AA电池或钮扣电池作为能源，Atmel Atmega 微控制器的工作频率为4MHz，无线通信的最大速率为40Kbps，单个节点之间最大的通信距离为200英尺（约60米）。现在关于传感器网络的大多数科研和演示系统都是以Mica为平台的。
由于传感器网络需要大规模铺设，要求每个传感器节点的成本很低，要达到实用化要求每个节点的价格控制在1美元以下，现在每个传感器节点的造价大约在80美元左右，但是相信随着集成技术的进一步提高和大规模生产带来的经济效益，传感器节点的成本将会很快下降。另一方面由于节点的微型化要求每个节点的体积越来越小，Dust公司已经开始设计最终能够悬浮于空气中的“灵巧微尘”（smart dust）传感器，现已设计出的最小全功能“灵巧微尘”的直径只有5mm左右，他们计划将在1年之内最终设计出体积不大于1mm3的产品。
2.4 无线传感器网络应用
传感器网络在军事领域的应用十分重要，军方可以通过飞机空投等方式在预定区域散布大量微型廉价的传感器节点，通过这些传感器节点实时监测周围环境的变化，并将监测到的数据通过卫星信道等方式发送回基地[17]。这样就可以方便地监控我军布防的阵地是否有敌军入侵，也可以将网络布置在敌方阵地上，以隐密的方式监控敌方阵地和敌军活动情况。现代战争越来越表现出信息战的特点，战争中信息的及时获取和反应对整个战局的影响至关重要，利用传感器网络的特点可以给指挥部门提供及时准确的信息，这对增强国家的国防军事力量是非常重要的。
虽然传感器网络最初主要应用于军事领域，但是随着技术的发展，传感器节点的成本越来越低，而功能却日益强大，使得以前造价昂贵的传感器网络现在已经能够进入民用领域。现在传感器网络已经在民用领域中得到了很多应用，越来越多的可能的应用领域也不断展现在人们的面前，毫无疑问在传感器网络中隐藏着巨大的商机。传感器网络在民用方面的应用主要有：生态环境监测；基础设施安全；先进制造；物流管理；医疗健康；工业传感；智能交通控制；智能能源等。传感器网络还有很
多其他方面的应用，前景无限，这里就不一一列举了[18]。可以肯定的是，随着技术的进步和经济的发展，传感器网络必将会越来越多的应用到社会生活的各个方面。
2.5无线传感器网络关键技术
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，有非常多的关键技术有待发现和研究。而功耗和安全问题对于无线传感器网络来说，是两个最重要的性能指标，所以WSN的关键技术必然以降低网络功耗和确保网络安全为主线。下面介绍网络拓扑控制、数据融合等部分关键技术。
1) 网络拓扑控制
对于自组织的传感器网络而言，网络拓扑控制具有特别重要的意义。通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。所以，拓扑控制是WSN研究的核心技术之一[19]。WSN拓扑控制目前主要研究的问题是在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的无线通信链路，生成一个高效的数据转发的网络拓扑结构。拓扑控制分为节点功率控制和层次型拓扑结构控制两个方面。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发送功率，均衡节点单跳可达的邻居数目；目前已经提出了以邻居节点度为参考依据的算法，以及利用邻近图思想生成拓扑结构的DRNG和DLSS算法。层次型的拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头，由簇头形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。
2) 数据融合
在无线传感器网络中，节点传感器采集数据并将它发送到网络终端。但是在数据的采集和传输过程中，总要对采集的数据进行处理，因此存在如何对采集的数据进行处理、融合的问题。
如果完全在本地节点上处理采集的数据而只发送处理后的结果，可以降低传输数据的功耗，但增加了本地节点处理器的功耗；如果传输原始采集的数据，可以降低节点处理器的功耗但增加了节点传输数据的功耗。因此，如何对采集的数据进行处理与融合对降低节点能耗起到相当大的作用。通常网络中的传感器数量很多，传感器采集的数据具有一定的冗余度，因此将多个节点采集的数据相互结合起来进行处理可以降低整个网络数据的传输量，有效降低系统功耗，问题是如何寻找本地节点处理与节点联合处理的平衡点。
3) 定位技术
位置信息是传感器节点采集数据中不可缺少的部分，没有位置信息的监测消息通常毫无意义。为了提供有效位置信息，随机部署的传感器节点必须能够在布置后确定自身位置。由于传感器节点存在资源有限、随机部署、通信易受环境干扰甚至节点失效等特点，定位机制必须满足自组织性、健壮性、能量高效、分布式计算等要求。现有的WSN定位算法根据定位机制的不同，可以分为基于测距的方法与不基于测距的方法两类。基于测距的定位机制利用到达时间延迟、信号到达时差和接收信号强度来估计距离或来波方向，然后使用三边测量法或最大似然估计等计算未知节点的位置。而不基于测距的定位机制无需距离或角度信息，或者不用直接测量这些信息，仅根据网络的连通性等信息实现节点的定位。距离无关的定位机制的定位性受环境因素的影响小，虽然定位误差相应有所增加，但定位精度能够满足多数传感器网络应用的需求，是目前大家重点关注的定位机制[20]。
无线传感器网络结课论文 学号： 姓名： 学院：
目录 一.无线传感器网时间同步技术综述 (1) <一>引言 (1) <二>同步技术研究现状 (1) <三>时间同步算法 (2) 3.1泛洪时间同步协议 (2) 3.2 RBS 协议 (2) 3.3LTS协议 (3) <四>小结 (3) 二.基于无线传感器网络的环境监测系统 (3) <一>网络系统简介 (3) <二>网络系统结构 (3) 2.1总体结构 (3) 2.2传感器节点结构 (4) 2.3汇聚节点结构 (5) <三>应用无线传感器网络的意义 (6) 三．学习心得 (7) 四. 参考文献 (8)
一.无线传感器网时间同步技术综述 <一>引言 无线传感器网络( Wireless Sensors Network，WSN) 是一种在一定区域内投放大量的传感器节点，通过无线通信形成的一个单跳或多跳的自组织式的网络系统，它通常采集和处理监测区域中被感知目标的信息，并通过网络发送给主机端以提高人类对物理环境的远端监视和控制能力。无线传感网络技术在交通、国防、医学、农业等方面有着重要的运用。无线传感器网络由大量的节点构成，通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点。大量体积小、精度高的传感器节点随机部署在监测区域内，通过自组织的方式构成网络。传感器节点将监测到的数据传输给其它传感器节点，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达任务管理节点。用户则通过任务管理节点发布监测任务以及收集监测数据，对无线传感器网络进行管理。 无线传感器网络是许多领域里的关键技术之一，而时间同步则是无线传感器网络中的关键技术之一。简而言之，在检测与监视某对象的过程中，目标定位和追踪、协同数据处理、能量管理等都对物理时间的精确度都有着敏感的需求。因此，无线传感器网络的应用通常需要一个适应性比较好的时间同步服务，以保证数据的一致性和协调性。此外，数据融合、通信信道复用等也都需要时间同步的保障。所以，如何根据无线传感器网络的特点对物理时间进行同步是一个重要的问题。 目前，学术界和业界对无线传感器网络的时间同步技术进行了一定的研究，本章节描述了无线传感器网络时间同步技术的研究现状，对3种不同时间同步机制的经典算法进行分析和比较。 <二>同步技术研究现状 时间同步技术相对于计算机网络的相关技术而言尚为年轻，自从2002年学术会议Hot Nets上首次提出了时间同步这一研究课题后，到目前为止，无线传感器网络的时间同步技术也取得了一定进展，同时也开发出了多种极其有价值时间同步的算法。 目前，对于单跳网络的同步研究已趋于成熟，但由于同步误差的累积，导致单跳网络的同步技术难以扩展到多跳网络，使得多跳网络的同步技术研究较为薄弱。若再考虑节点的移动性，则会极大增加同步技术的研究难度。因此，无线传感器网络的时间同步技术还有很大的研究空间。
毕业（论文）设计题目：无线话筒的电路设计及试制作 院系：机电工程系 专业：应用电子技术 指导老师：https://www.doczj.com/doc/c77302122.html, 姓名：https://www.doczj.com/doc/c77302122.html, 班级：https://www.doczj.com/doc/c77302122.html, 学号：https://www.doczj.com/doc/c77302122.html, 撰写日期：2011年04月23日
商丘职业技术学院毕业（论文）设计任务书 题目：无线话筒的电路设计及试制作 姓名*****学号**********班级***班 （论文）设计选题的来源、目的与意义： 通过理论和实践教学，使我们了解晶体管工作于高频时的工作原理，特性参数及微变等效电路，掌握高频单元电路的线路组成、基本工作原理、分析方法、技术要求及一些典型集成电路的实际应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，为进一步学习通讯技术的专业知识和职业技能打下基础 （论文）设计的主要内容： 本次课程设计本小组选择设计制作调频发射机（调频无线话筒），要求是分析高频发射系统各功能模块的工作原理，提出系统的设计方案，对电路进行调试。在此基础上可进行创新设计，如改善电路性能；故障分析；对系统进行仿真分析等。这是一款微型调频无线话筒，发射频率在90MHz左右，利用FM调频收音机可以实现短距离接收。 进度计划（进度时间、主要工作内容）： 第5周：任务下达，理解消化任务要求；初步设计方案确定； 第6周-第10周：设计方案确定，分模块部分完成； 第11周：中期检查，查找问题，分析解决难点； 第12周-第15周：分模块调试，整体电路调试，论文书写等； 第16周：答辩。 主要参考文献： [1]朱昌平高远.频电子线路实践教程.河海大学常州校区,1989 [2]于洪珍.通信电子电路.清华大学出版社,1987.7 [3]杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计.哈尔滨工程出版社,1956 [4]铃木宪次.无线电收音机及无线电路的设计与制作.科学出版社,1978 [5]谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社,1989 （论文）设计工作起讫日期： 2011年03月25日至2011年05月06日 指导教师（签名）专业教研主任 （签名）
无线网络架构设计报告 设计题目图书馆无线网络设计与建设学院软件学院 专业网络工程 学号 姓名 指导教师 完成日期
图书馆无线网络的设计与建设 摘要：文章以XXXX图书馆网络建设的实践，提出了应用无线局域网技术拓展高校图书馆信息网络的技术方案，探讨了无线局域网的技术特征及其在高校图书馆实现的具体方法，同时对实现的技术方案进行了简要评价。 关键词：无线局域网、wlan、高校图书馆 无线局域网(Wireless LAN)技术是相对有线网络的局域网组建技术，在网络的灵活性和可扩展性等方面显示出无可替代的优越性。 一、技术特征 无线局域网是利用电磁波发送和接受数据的非线缆介质型局部区域网络。无线局域网的数据传输速率现在已达到108Mbps，传输距离可达20km以上。它是对有线组网方式的补充和扩展，实现了网络内计算机的便携性和可移动性。无线局域网具有以下技术特征。 1.1 安装便捷 通常有线网络的布线施工工程在网络建设中施工周期较长、对周边环境影响较大，而无线局域网则避免或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点(Access Point)设备，就可以建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。 1.2 使用灵活
有线网络中设备的安放位置受网络信息点位置的限制，而无线局域网在信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。 1.3 经济节约 有线网络要求网络规划尽可能地考虑未来发展的需要，缺少灵活性，不可避免地导致预设大量利用率较低的信息点，一旦网络的发展超出了设计要求，就需要花费较多费用进行网络改造，而无线局域网技术可以避免或减少这种现象。 1.4 易于扩展 无线局域网能够根据需要进行灵活、多样的配置，能够胜任从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络。 二、应用环境 一般情况下，图书馆往往可能有多台用户笔记本电脑同时使用，而有线局域网不可能满足用户的自有电脑上网需要。然而，无线局域网能够通过在有限的信息点上连接无线接入器来轻松地实现信息点的扩展。为解决读者不断增长的无线上网需求和电子阅览室现有电脑数量有限的矛盾，为读者提供多样化的阅读方式，我们利用学校的师资优势，尝试在图书馆采用无线局域网解决方案。 三、无线图书馆局域信息网络
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些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，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式[2][3]。无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变
【参考】无线传感器网络论文 引言：无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型网络技术，它的出现和发展对现代科学技术产生了极其深刻的影响，与传统的网络技术不同，无线传感器网络技术将是现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术有机的融为一体，已经是近几年来国内外研究的热点，引起了世界上许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，其引用前景十分广阔 无线传感器网络的研究背景 传感器的定义根据国家标准GB7665-87是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律装换成可用信号期间或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示和控制等要求。它实现自动检测盒自动控制的首要环节。而近年来对传感器的要求越来越复杂，单个传感器已经基本不能满足日益增长的复杂要求。所以将多种传感器构建成网络已经成为研究的热点。传感器网络通常是由许多空间分布的装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器监控不同位置的条件（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。通常这些装置很小很便宜，以便可以大量制造和部署，因此它们的资源（能源、存储、计算速度和带宽）严重受限。每个装置都具备一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为电池）。这些装置互相帮助，将数据传输到一台监控计算机
传感器网络是由一组传感器以AdHoc方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。对于传统网络，大部分是以有限方式构建，这是因为有限方式的传输带宽，传输速度快，误码率低，购进啊简单等优点。但是这些优点对于传感器来说并不重要，这是因为传感器的数据传输率低，要求带宽窄，而误码率问题可以通过纠错与编码方式降低。所以，在无线传感器网络方面采用有限传感模式并不是最好的选择，我们注意到传感器是为了监控不同位置条件，比如温度、声音、振动、压力、运动的信息，所以其安装位置一般来说都是具有典型代表性的。特别对于一些特定环境中，例如古建筑，恶劣的污染环境，布线困难或者无法布线的情况，采用无线传感器网络较为合适。 由于传感器种类繁多，其数据特性也各不相同。所以构造一个万能的传感器网络技术上非常复杂，代价也很高。因此够哦早一些小的，灵活的子网络，再由这些子网络构造一个大的网络成为较为通用的做法。当前无线传输设备小型化，低功耗化，使得无线传感网络的构建成为可能
中英文资料对照外文翻译 基于网络共享的无线传感网络设计 摘要：无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术，它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家，无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送，使其具有很大的发展前景，然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利 尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。 关键词：无线传感网络、在线监测 1.简介 无线传感器网络，是计算机设备和传感器之间的桥梁，在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器，一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时，传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输，再由计算机进行数据分析。这样，无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量，水灌溉流量。比如，最近发生的污染涌流进中国松花江，而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度，通过传感器对江水进行实时监测，就能够确定污染桶的数量和流动方向。 不幸的是，人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章，无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发，费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一，阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化（例如有关计算能力的组件），而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的，成功的技术依赖于
本科学生毕业论文（设计）题目调频无线话筒 系别电子工程系 专业电子信息工程 学生姓名丁砥 学号 117011 指导教师吴彬职称 论文字数 5929 完成日期 2015 年 3 月 12 日
无线调频话筒 丁砥，电子工程系 摘要：通过高频电路的学习，设计无线调频话筒电路，这些电路包括了发射机及接收机中的选频放大电路、混频电路、功放电路、振荡电路、调制及解调电路、锁相环电路、自动增益控制电路及频率合成电路。 本毕业设计的基本目标是：通过理论和动手实践，使我们了解晶体管工作于高频时的工作原理，特性参数及微变等效电路，掌握高频单元电路的基本工作原理、线路组成、技术要求、分析方法及一些集成电路的实际现实应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，为进一步学习通讯技术的专业知识和职业技能打下基础。 关键词（3～5个）：无线调频话筒、高频电路、放大电路 英文题目 Wireless FM Microphone 学生姓名、系别（英文）： DingDi、Dept.of Electronic Engineering 英文摘要 High Frequency Circuit systematic introduction to communication systems, particularly wireless communication systems and their basic function of the circuit, given the qualitative and quantitative analysis of these methods
of circuit performance. The circuit includes a transmitter and receiver in frequency selective amplifier, mixer circuits, power amplifier, oscillation circuit, modulation and demodulation circuits, phase locked loop circuit, automatic gain control circuits and frequency synthesis. The basic design of this course are: the theory and practice through teaching, so we know when the transistors operate at high working principle, characteristics and micro-dependent equivalent circuit parameters, frequency control circuit of the line unit composition, the basic working principle methods, technical requirements, and some typical IC, and have a certain theoretical level and enough of the practical skills, communication technologies for the further study of expertise and professional skills basis. 一、绪论 高频电子线路是一门理论性、工程性和实践性都很强的课程。学生通过本课程的学习，不但应该掌握必要的基础理论知识，而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。对于这些能力的培养，理论教学与实践教学环节必须密切联系、互相配合，才会取得比较好的效果。 本次毕业设计是作为高频电子线路课程的总结与实际实践，目的是使学生进一步理解课程内容并综合大学课程，基本掌握高频电子线路设计和调试的方法，增加模拟电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。按照本学
毕业设计(论文)外文资料翻译 系：信息工程学院 专业：计算机科学与技术 姓名： 学号： 外文出处：Chris Haseman. Android-essential (用外文写) s[M].London:Spring--Verlag,2008 .8-13. 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年月日注：请将该封面与附件装订成册。
附件1：外文资料翻译译文 无线局域网 一、为何使用无线局域网络 对于局域网络管理主要工作之一，对于铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出断线所在。再者，由于配合企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路，虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了。因此，架设无线局域网络就成为最佳解决方案。 二、什么情形需要无线局域网络 无线局域网络绝不是用来替代有限局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，下列情形可能须要无线局域网络。 ●无固定工作场所的使用者 ●有线局域网络架设受环境限制 ●作为有线局域网络的备用系统 三、无线局域网络存取技术 目前厂商在设计无线局域网络产品时，有相当多种存取设计方式，大致可分为三大类：窄频微波技术、展频(Spread Spectrum)技术、及红外线(Infrared)技术，每种技术皆有其优缺点、限制及比较，接下来是这些技术方法的详细探讨。 1.技术要求 由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求： 1)可靠性：无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低 于10-8。
目录 摘要 ......................................................................................... I Abstract ................................................................................... II 第一章前言 . (1) 1.1 研究目的和意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 研究内容 (1) 第二章无线传感器网络 (2) 2.1 无线传感器网络及其特点 (2) 2.2 无线传感器的拓扑结构 (3) 2.3 无线传感器网络的应用 (4) 第三章无线传感器网络通信协议概述 (6) 第四章路由协议 (8) 4.1路由协议的分类 (8) 4.2典型路由协议的比较 (13) 4.2路由协议下一步研究方向 (14) 第五章 MAC协议 (15) 5.1 MAC协议研究进展 (15) 5.2 MAC协议的主要问题 (15) 5.3 MAC协议的分类 (18) 5.4 MAC协议的分析和比较 (18) 5.5 MAC协议下一步研究方向 (27) 第六章总结和展望 (28) 致谢 ...............................................................错误！未定义书签。参考文献 (30)
摘要 随着无线通信技术、低功耗处理器和芯片集成工艺的飞速发展，无线传感器网络应运而生了。由于其成本低、适应性强，功能强大等特点，无线传感器网络（WSNs）在军事、环保、生产、医药和智能空间等领域都具有广阔的应用前景，其通信协议研究面临许多新的挑战。本文着重分析了路由协议和MAC协议两大网络协议的分类，并提出未来的研究方向。 关键词：无线传感器网络，通信协议，路由协议，MAC协议
天津大学网络教育学院 专科毕业论文 题目：简易调频无线话筒的设计与制作 完成期限：2016年1月8日至 2016年4月20日 学习中心：嘉兴 专业名称：电气自动化技术 学生姓名：兰启发 学生学号：132092433053 指导教师：刘斌
调频无线话筒设计 第1章绪论 信息传输是人类社会生活的重要内容。从古代的烽火到近代的旗语，都是人们寻求快速远距离通信的手段。直到19世纪电磁学的理论与实践已有坚实的基础后，人们开始寻求用电磁能量传送信息的方法。 通信（Communication)作为电信（Telecommunication) 是从19世纪30年度开始的。面向21世纪的无线通信，无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码、接入技术、网络技术、抗衰落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用的发展更是一日千里，简易无线发射网络。正是这些电路的基础，设计与调试发射电路能使我们快速步入电子设计的大门。 几乎每个电子爱好者都有利用无线电的雄心壮志，不论遥控一架飞机或者与外界通讯，都表达他们发射的期望讯号。这介绍的一部发射机，十分适用初学者，造价低廉，输出功率不超过5－8mW，发射范围在房屋区可至300米左右，显示其灵敏度和清晰度俱佳，电路设计中最富挑战性的部份就是只需用3V电源和半波天线便有如此的发射能力。另外，由于电路需要的零件十分之少，故可将之安放在一个火柴盒（比国内－般火柴盒大一些）里，作为窃听器，可谓神不知、鬼不觉，不过，并非限于这方面用途上，可将之安置在婴孩房、闸门或走廊通道，监视实际情况，此外亦可当作为夜间保安装置。电路之电流损耗少于5mA，用两枚干电池可连续工作80至100小时之间。电路在正常工作下非常稳定，频率漂移极小，测试：工作8小时之后，仍不需再校接收机。唯一影响输出频率是电池的状况，当电池老化时，频率有轻微改变。通过此设计，学习有关FM发送，可了解其优越的地方，特别它产生无噪声的极高质讯号，即使利用低功率发送，也很容易取得良好的范围。 第2章设计方案 2.1方案选择 现有的无线耳机和无线话筒，其线路虽有差异，原理是一致的，都离不开调制和解调，但却是单独的各用一套调制和解调线路，造成了不必要的浪费，使用也不方便。 本实用新型设计涉及无线通信技术，是一种将无线话筒与无线耳机合二为一的技
XX大学 计算机与电子信息学院 课程论文 （2011-2012学年第二学期） 课程名称：无线网络技术 论文名称： 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 2012 年 6 月 28 日
结合IT-Stack协议栈例程介绍Zigbee自组网 摘要：之前介绍了“基于Zigbee无线传感网络的校园火灾系统”的设计与实现，现在结合IT-Stack协议栈例程提供的一个传感例程来说下zigbee无线自组网络的设计与实现。简要阐述传感器网络节点的基本体系结构，介绍Zstack协议的工作机制和原理，以及各硬件节点的设计。 关键字：Zigbee IT-Stack 自组网 前言 随着半导体技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，无线传感器网络的研究和应用正在世界各地蓬勃地展开，具有成本低、体积小、功耗低的ZigBee技术无疑成为无线传感器网络的首选技术之一。同时，ZigBee的特点也决定它是无线智能家居，自动抄表系统，无线防盗系统和环境监测等领域的理想解决方案幢。ZigBee联盟成立于2001年8月，目前其成员已经超过200余家。2004年12月，ZigBee联盟制定了ZigBee SpecificationVl．0，并于2006年11月推出了ZigBee—Pro Specification增强版。世界各知名芯片提供商如：TI、FreeScale等纷纷推出ZigBee芯片和各自的ZigBee协议栈。目前，国内外陆续出现了基于ZigBee技术的智能照明系统、自动抄表系统和无线防盗系统，并且正在形成产业化。ZigBee技术的研究具有深远的理论价值，ZigBce网络节点的设计及整体网络的实现具有广阔的工程应用前景。本文的ZigBee网络节点的设计及整体网络是基于FreeScale公司的ZigBee 解决方案来实现的。 1 相关概念介绍 1.1 无线传感网络 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。大量的传感器节点将探测数据，通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。 因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。 1.2 Zigbee技术及Zstack协议 1.2.1Zigbee技术简介 ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee协定层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络装置的角色可分为ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三种。 1.2.2 Zigbee协议 ZigBee协议与其他网络通信协议一样采用了分层模型，对各层所实现的功能和在整个协议中所起的作用做出了明确的划分。ZigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。如下图所示。
实习报告 实习目的与任务： 本次实习是研究基于S-MAC的无线传感器网络MAC协议的分析与优化。了解S-MAC协议及其相关应用方向和基本性能，以求对SMAC协议有一个全面的认识，为毕业的开展打下良好的认识基础和知识储备，并对该方向研究的可行性进行评估，以期在毕业设计时能够有的放矢，把握好方向。 实习单位： 河南理工大学 实习内容： 主要是在图书馆查询相关知识，二十多天的辛劳成果，现归纳如下： 无线传感器网络(WSN)技术是指将传感器技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息技术(宫鹏, 2007)。WSN 由具备记忆能力的存储器、处理器、传感器、无线通讯和电池等硬件组成。在环境监测中应用WSN 是遥感技术的新的生长点。Whelan 等(2008)把无线传感器网络在环境监测中的应用称为大尺度遥感。在环境应用中, 无线传感器网络和有线网络结合被称为环境传感器网络或生态传感器网络(ESNs)(Rundel等, 2009)。对科学索引网(ISI Web of Science)搜索发现, 过去10 多年来, 有关无线传感器网络的论文急剧增多。1998－2001 年仅发表13 篇, 但是2002－2005 年成倍增长, 到2006－2007 年每年发表400 多篇, 2008 年发表587 篇。到2009 年6 月初, 已经发表290 余篇。《商业周刊》把WSN 技术做为21 世纪21 项最重要的技术之一(Evans 等, 2008)。WSN 的传感器一般与小型计算机和无线发送装置集于一体, 称作网络传感器节点。每个节点可以挂接机械的、热、生物、化学、光学和磁力传感器。一般置于观测对象的附近, 或与观测对象直接接触, 甚至埋于感兴趣观测对象中。获得关于观测对象的图像、声音、气味、震动等物理、化学、生物学特性。人们通过手机、因特网等无线通讯技术控制传感器开启或关闭, 获得各种数据, 对所获数据进行显示、储存或分析, 并通过网络传输到数据收集中心。它的发展及其广泛应用主要归因于传感器技术的微型化、智能化、廉价性和数据无线传输的可能性。网络传感器节点置于野外, 自己就能寻找附近的同类传感器网络节点, 实现相互间的网络通讯, 指令和数据传输, 并自动构建网络拓扑。其中之一不工作后, 节点间可以自动跳接到其
无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值论文 摘要:本文简述了无线传感器网络的定义、组成及特点，并结合其特点介绍了无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值和未来发展前景以及目前存在的技术问题。 关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN，wirelesssensornetworks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。 由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。 一、发展概述 早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。 无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，
工学院毕业设计（论文） 题目：无线话筒的电路设计与制作 专业：电子信息工程 班级：07（2） 姓名：祝天名 学号：1665070233 指导教师：徐朝胜 日期：2011.5.4
目录 引言 (2) 1概况及现状分析 (2) 1.1概况 (2) 1.1.1简易无线话筒系统 (2) 1.1.2无线话筒的分类 (3) 1.1.3简易无线话筒的发展过程 (4) 1.2现状分析 (4) 2总体设计 (5) 2.1总体设计要求 (5) 2.2设计方案选择 (6) 2.2.1发射部分机构框图 (6) 2.2.2接收部分结构框图 (6) 2.3总体设计原理 (7) 2.3.1发射部分设计改进方案 (7) 2.4电路工作原理 (9) 2.5元器件说明 (10) 2.5.1话筒MIC： (10) 2.5.2高频振荡调制电路: (10) 2.5.3电感制作: (10) 2.6结构设计 (10) 2.6.1发射机的主要技术指标: (13) 4 PCB印刷电路板的实现 (16) 5设计实现 (17) 5.1注意事项 (18) 5.2电路调整与改进 (18) 6设计心得 (18) 7总结 (19) 8致谢 (19) 参考文献 (20)
无线话筒的电路设计与制作 电子信息工程专业07级2班学生祝天名 指导老师徐朝胜 摘要：话筒又叫传声器，是一种电声器材，属于传声器，是声电转换的换能器，原理是通过声波作用到电声元件上产生电压，然后转化为电能。随着数字技术的广泛使用，无线话筒 成为越来越多用户的首选对象。 无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。调频无线话筒的原理是将声波信号通过麦克风转化 为音频电信号，通过改变结电容来改变高频振荡器的输出频率，产生调频波，通过高频放大与 选频，最终由天线辐射。 简易的无线话筒设计结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识，设计及实现这个实用性很强的课题，既可以在实践中巩固许多知识点，又可以根据自己的兴趣开发新 功能，从而学习到新的知识点。整个电路使用Protel99se 软件设计，该设计具有电压低，受 话灵敏，制作简易等特点，可运用于教学，无线广播，助听器，及各种声控设备当中。 关键词：调频、振荡电路、无线话筒原理，电路设计 引言 市面上话筒种类繁多。分析话筒的电路主要需掌握以下两点：（1）信号传输回路分析：分析各种话筒输入插口电路。（2）话筒信号放大器分析：话筒放大器是一种小信号低噪声音频放大器，分析话筒电平控制电路。 相信每一个电子爱好者都希望通过自己动手实现与外界的实时通讯或是远程遥控。下面我介绍的这个无线话筒（发射机）就十分适合我们对所学电子知识进行熟悉和巩固。 Protel99SE：通用电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）已成为时代潮流，EDA的设计思想因此普及。Protel设计系统是一套建立于IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统；Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具，是具有强大功能的电子设计CAD软件，以高度的集成性著称于世。Protel公司2001年推出的具有PDM功能的EDA综合设计环境Protel 99 SE，是基于Windows 98/200/NT/XP 环境的电路原理图辅助设计与绘制软件，是具有原理图设计、PCB电路板设计、层次原理图设计、电路仿真及逻辑器件设计等功能，是电子设计的有用软件之一。 1概况及现状分析 1.1概况 1.1.1简易无线话筒系统
wifi的研究与应用 1．背景 1.1.1研究意义 近年来，无线网络迅速发展，在众多无线标准中，无线局域网因为其较低的构建和运营成本、较高的传输速率、较远的传输距离等优点获得了人们的青睐。随着笔记本电脑、Wi-Fi手机、PDA等移动终端的广泛使用，用户对无线接入的需求日渐突出[1]。 目前，Wi-Fi以其灵活性和可移动性，在家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是越来越大。在这几年，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，Wi-Fi的无线地位将会日益牢固。美国、日本等发达国家是目前Wi-Fi用户最多的地区。廉价的Wi-Fi，必将得到更加广泛的应用。 1.1.2国内外发展现状 在我国的大中城市中，许多咖啡馆，快餐店等服务性营业厅场所和图书馆，办公楼等公共场所都已经被wifi信号覆盖，在这些区域携带支持wifi的终端即可接入互联网。随着无线城市概念的提出，许多国家地区都提出了wifi网络覆盖计划。2008开始，香港提出了香港政府wifi通计划。计划在指定的公共场所设置ＡＰ，让所有市民都能免费的接入连接都互联网。台湾也大力推广无线城市，台北市的ｗｉｆｉ网络覆盖率目前已经达到了百分之九十以上。美国的休斯
顿投资了３５０万美元来建设城市中的ｗｉｆｉ网络。Wi-Fi (Wireless Fidelity)是无线局域网(WLAN)技术——IEEE 802.11系列标准的商用名称。IEEE 802.11系列标准主要包括IEEE 802.11a/b/g 3种。在开放性区域，Wi-Fi的通信距离可达305 m；在封闭性区域，通信距离为76-122 m。Wi-Fi技术可以方便地与现有的有线以太网络整合，组网成本低。 WiFi是由AP ( Access Point ) 和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点, 它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁, 因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。市场上出现了3种Wi-Fi的应用模式：企业或者家庭内部无线接入模式、电信运营商提供的无线宽带接入服务和"无线城市"的综合服务模式。"无线城市＂是指在城市内架设基本全覆盖的Wi-Fi网络，为公众提供随时随地的移动宽带接入服务。全世界已经有超过600个城市开始或计划建设"无线城市"，越来越多的城市将"无线城市"作为城市的基础建设，并试图通过无线宽带网络来寻求新的经济活力。 随着市场需求的不断变化, 将有更多的业务层出不穷的出现,就目前可能的业务大致归纳有: VoIP话音业务、即时通信业务、上网浏览业务、视频点播、电视直播、搜索、MP3下载、无线视频监控等。从覆盖区域、速率能力、基本业务类别、可移动速率、前向扩展进走向等多方面综合分析WiFi和3G的关系, 可以得出WiFi作为3G的高效有利补充，与3G形成了良好的互补关系。
基于无线传感器的振动检测毕业论文目录 摘要........................................................... I Abstract....................................................... I I 目录........................................................ I II 1 绪论 (1) 1.1 选题意义 (1) 1.2 技术背景 (2) 1.3 本文工作 (2) 2 系统设计 (4) 2.1 需求分析 (4) 2.2 硬件结构 (5) 2.3 软件结构 (8) 2.4 功能流程 (16) 3 关键技术 (17) 3.1 振动数据采集 (17) 3.2 XMesh网络协议 (19) 3.3 数据处理 (22) 3.4 数据格式转换 (23) 4 测试 (25)
5 结论 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29) 1 绪论 1.1 选题意义 当代社会的工业生产中，设备的机械化，自动化，信息化，智能化程度都日新月异的发展和进步着。设备规模越来越大，结构越来越复杂，功能越来越多，性能越来越高；这极大地提高了生产效率，改变了人们的生活方式。同时这些设备一旦产生故障也将造成重大的经济损失，有时还会带来人员伤亡和严重的环境污染。 传统的维护方式是出了故障再修理或者定期检修，但是现代工业体系中的设备往往具备大型化，连续化，高速化，自动化的特性[1]。一旦产生故障就会使整条生产线停顿，甚至对生产设备造成严重损伤，由此带来的经济损失将是不可承受的。而传统的定期检测需要大量技术娴熟经验丰富的技术员，但是此种方式往往带来检修过剩及生产线的不必要停顿。这将给企业带来额外的损失和经济负担，同时此种方法并不能及时发现机械故障。因此基于传感器的即时
第一章无线传感器网络 1.1 研究背景与意义 在当代大多数信息技术领域中，作为基础的传感器技术取得了飞快的发展，在获取信息方面是一种很重要的方式。它作为基础知识出现在物联网等一些新兴概念中，随着现代传感器技术的发展，人们获取信息数据的技术的方式由过去单一化逐渐的朝微型化和网络的转变，带来了无线传感器网络的迅猛发展。 近年来，随着技术水平的大规模提高，无线传感器网络的应用条件越来越成熟，应用范围也越来越广。例如在环境监测中，可以用于监测大气成分、温度、湿度、亮度、压力、噪声等; 在医疗方面，在病人身上安置传感器，可以随时远程监控病人病情; 在工业控制中，许多大型设备需要监控关键部件的技术参数;在科学研究领域，传感器网络提供了一种新型的研究手段，可以应用在地震、火山活动过程、生态系统微观行为的观察等研究中;在军事领域，传感器网络可应用在战场监测及武器装备试验中，也可以用于对军用物资的管理; 传感器网络与农业结合，对农作物和环境进行监测，根据实际情况调整水分、肥料和杀虫剂的使用量，可以达到低耗费、低污染、高产出的目的;在交通控制领域，车辆若装有传感器，可以监测车辆位置、速度、道路状况和车辆密度等信息，有助于司机了解路况。此外，无线传感器网络在智能家居、智能办公环境等方而也大有用武之地。因此，无线传感器网络的研究与开发成为近年来信息领域的研究热点[1]。
1.2 无线传感器网络 1.2.1 无线传感器网络的基本概念 1．WSN 概述 无线传感器网络是由分布在一定范围内的大量传感器节点组成，各节点之间多以无线多跳无中心方式连接，并且能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内目标对象的信息，并将相应信息返回给观察者。 从上述定义可以看到，传感器、感知对象和观察者是传感器网络的 3 个基本要素；无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、处理、发布感知信息是传感器网络的基本功能。一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是传感器网络的重要特点。传感器网络中的部分或全部节点可以移动。传感器网络的拓扑结构也会随着节点的移动而不断地动态变化。节点间以 AdHoc 方式进行通信，每个节点都可以充当路由器的角色，并且每个节点都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。 传感器由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、无线通信部件和软件这几部分构成，电源为传感器提供正常工作所必需的能源。感知部件用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号。处理部件负责协调节点各部分的工作，如对感知部件获取的信息进行必要的处理、保存，控制感知部件和电源的工作模式等。无线通信部件负责与其他传感器或观察者的通信。软件则为传感