基于nRF2401智能家居的自组织网络节点设计
物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化
物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化智能家居设备的快速发展使得物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化成为一个重要的研究领域。
在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化的任务中，我们将关注如何设计和优化智能家居设备的自组织网络，以提高设备之间的通信和协作效率。
首先，物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化需要考虑设备之间的通信和协作。
智能家居设备涵盖了各种智能设备，如智能灯具、智能门锁、智能家电等。
这些设备需要通过无线通信网络进行数据传输和控制。
因此，在设计物联网中智能家居设备自组织网络时，我们需要考虑设备之间的通信协议和协作机制。
例如，通过合适的通信协议和协作机制，智能家居设备可以实现数据的共享和协同控制，从而更好地满足用户的需求。
其次，在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化中，网络的可靠性和安全性是重要的考虑因素。
智能家居设备的自组织网络需要能够快速自适应网络环境的变化，并保持稳定的连接。
为此，我们需要设计一种自组织网络拓扑结构，能够在设备加入和离开网络时动态调整网络结构，以保持设备之间的连接稳定性。
另外，考虑到用户隐私和设备的安全，我们需要在网络设计中加入安全机制，如身份验证、数据加密等，以保护用户的数据和设备的安全。
此外，在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化中，我们还要考虑网络的能耗和效率。
智能家居设备通常由电池供电，因此能耗是一个关键问题。
为了降低设备的能耗，我们可以通过设计网络睡眠机制，例如设备在空闲时进入低功耗模式，以减少能量消耗。
同时，我们还可以使用能量管理算法来优化网络的能耗，使得网络中的智能家居设备能够更有效地利用能量资源，并延长设备的续航时间。
最后，物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化还需要考虑网络的扩展性和可扩展性。
随着智能设备的数量不断增加，网络需要能够支持大规模的设备连接和数据传输。
因此，在网络设计中，我们需要考虑如何设计一个可扩展的网络架构，以满足未来智能家居设备的快速增长需求。
基于MSP430和NRF2401的WSN节点设计
基于MSP430和NRF2401的WSN节点设计0 引言无线传感器网络WSN(wireless sensor network)是一种自组织网络，它由大量低成本、资源有限的传感节点设备组成，节点间协同工作实现某一特定任务。
由于无线传感网络所具有的易扩展、自组织、分布式结构和实时性的特点，无线传感网络的应用已经由军事领域扩展到其他许多领域，例如环境监测、气候监测、目标追踪、工业自动化等方面，此外还为未来的远程医疗和空间探索提供了很大的应用空间。
无线传感器网络体系结构如图1 所示，通常包括传感器节点、汇聚节点(sinknode)、外部网络和用户界面。
大量传感器节点随机部署在感知区域(Sensorfield)内部或附近，能够通过自组织方式构成网络，传感器节点将采集到的数据沿着其他传感器节点逐跳进行传输，在传输过程中所采集的数据可能被多个节点处理，经过多跳路由后到汇聚节点，再由汇聚节点通过外部网络把数据传送到处理中心进行集中处理。
1 系统硬件设计无线传感器网络终端节点的硬件一般包括数据处理单元、无线传输单元、传感采集单元和电源供应单元。
如图2 所示，传感采集单元可以根据应用背景选择相应的测量物理量的传感器，电源供应单元部分由于系统大部分处于低功耗模式，可以采用7 号电池解决。
下面着重介绍数据处理单元、无线传输单元。
1．1 数据处理单元MSP430 是具有超低功耗特点的16 位单片机，本方案选用MSP430F148，其功耗电流已经达到了μA级。
16 位CPU 和高效的RISC 指令系统，无外扩的数据地址总线，在8MHz 时可达到125ns 的指令周期，具有16 个快速响应中断，能及时处理各种紧急事件。
丰富的片内外围功能模块：12位的A／D 转换器ADC12 内包括采样／保持功能的ADC 内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。
有8 个外通道，4。
毕业论文基于nRF2401模块的无线温度监测系统设计说明
基于nRF24L01模块的无线通信系统设计摘要温度是一个非常重要的参数。
在工业、医疗、军事和生活等许多地方，都需要用到测温装置来检测温度。
传统直接布线测量不满足要求，特别是在某些环境恶劣的工业环境和户外环境，通过直接布线测量不现实。
因此采用无线传输温度检测尤为必要。
目前有些设计能够实现无线温度采集，但价格过高是其最大的缺点。
在实际温度控制过程中既要求系统具有稳定性、实时性又需要降低功耗。
因此设计一种低功耗的无线温度检测系统很有意义。
本文提出一种采用单片机AT89S52控制DS18B20实现的无线温度测量系统。
通过简单的无线通信协议，实现可靠性与功耗平衡，该系统能实现对温度的检测，能够同时进行温度检测，是可以实现远程控制的无线温度检测系统。
低功耗、实时性的无线温度检测是该设计的最大特点。
无线传输采用nRF24L01模块传输。
该系统结构简单，可靠，功耗较低，成本低，是一种无线传感器的解决方案。
关键字：单片机 AT89S52 无线传输 nRF24l01 DS18B20AbstractTemperature is a very important parameters. In the industrial, medical and military and life and many other place, it needs to use the temperature measurement device to detect temperature. The traditional direct measurement wiring does not meet the requirements, especially in some environmental bad industrial environment and outdoor environment, through the direct wiring measurement is not practical. So using wireless transmission temperature testing is necessary.At present some design can realize the wireless temperature gathering, but the price is too high, its biggest weakness. In the actual temperature control process requires both system has stability, real-time and the need to reduce power consumption. So the design of a kind of low power consumption wireless temperature detection system is very meaningful. This paper presents a USES the monolithic integrated circuit AT89S52 control DS18B20 of the realization of the wireless temperature measuring system. Through the simple wireless communication protocol, realize the reliability and power balance, the system can realize to the temperature detection, can simultaneously determine the temperature, can be realized the wireless remote control temperature detection system. Low power consumption, real-time wireless temperature detection is the biggest characteristic of the design. Wireless transmission using nRF24L01 module transmission.The system structure is simple, reliable, low power consumption, low cost, it is a kind of wireless sensor solutions.Key word:MCU AT89S52 wireless transmission nRF24l01 DS18B20目录摘要IAbstractII目录IV前言11系统方案分析与选择论证31.1 系统方案设计31.1.1 主控芯片方案31.1.2 无线通信模块方案31.1.3 温度传感方案41.1.4 显示模块方案41.1.5 单片机与PC机通信模块51.2 系统最终方案52 主要芯片介绍和系统模块硬件设计72.1 AT89S5272.1.1 单片机控制模块112.2 单片2.4GHz nRF24L01无线模块122.2.1 nRF24L01芯片概述122.2.2 引脚功能与描述122.2.3 工作模式132.2.4 工作原理142.2.5 配置字152.2.6 nRF24L01模块原理图172.3 温度传感器 DS18B20172.3.1 DS18B20管脚配置和部结构182.3.2 DS18B20的工作原理202.3.3 DS18B20的硬件设计222.4 显示模块232.4.1 接收端显示模块232.4.2 发送端显示模块232.5 报警电路232.6 接收端与PC机通信242.7 电源电路设计242.8 其他外围电路253 系统软件设计263.1 单片机软件设计263.1.1 发送端软件设计263.1.2 接收端软件设计274 系统仿真284.1 电源电路的仿真284.1.1 +5V电源电路仿真284.2 发送端温度采集与显示仿真284.3 接收端LCD1602显示温度仿真295 硬件电路板设计315.1 系统硬件原理图315.1.1 发送端原理图315.1.2 接收端原理图325.2 系统PCB图345.2.1 发送端PCB图345.2.2 接收端PCB图355.3 硬件制作355.4 硬件调试375.5 硬件调试结果376 nRF24L01应用于无线组网396.1 无线组网的意义与研究价值396.2 通信模型与协议设计39总结41致43参考文献44前言随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。
基于nRF24L01的智能家居网络的设计
基于nRF24L01的智能家居网络的设计作者：谢曌东来源：《物联网技术》2013年第09期摘要：智能家居是当前物联网的主要应用之一，当前采用的技术主要有ZigBee和Z-Wave技术。
然而，ZigBee器件成本昂贵，Z-Wave技术是非开发式标准，存在系统的兼容性问题。
针对上述问题，文中提出了基于NRF24L01实现智能家居系统的解决方案。
同时详细地介绍了智能家居系统的框架和通信协议，并给出了可行的解决方法。
最终测试结果表明，使用nrf24L01是一套低成本的智能家居解决方案，可进一步推进智能家居的应用。
关键词：2.4 GHz；智能家居；nRF24L01；通信协议中图分类号：TP393；TN92 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）09-0042-030 引言随着计算机、通信、自动控制和微电子技术的发展，无线传感网络[1]成为当前研究热点，其主要应用领域涉及工业控制、环境监测和智能家居等。
其中，智能家居应用尤为瞩目[2]，旨在建立由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务和管理集成系统，实现全面安全防护、便利通信网络以及舒适的居住环境。
目前，在智能家居领域开发应用中，2.4 GHz的ZigBee和900 MHz频段的Z-Wave两大技术应用最为广泛。
Z-Wave是一种基于射频的低成本、低功耗、高可靠性的短距离无线通信技术，数据传输速率达9.6 Kb/s，信号有效覆盖范围室内为30 m，室外可超过100 m；单一家庭网络最多可支持232个节点，足以满足一般家庭需求。
目前，美国市场上已有成品的Z-Wave家居产品销售，包括各种家电控制设备，如 Zensys公司推出的远程遥控器、插座等，然而 Z-Wave联盟并没有开放其标准，束缚了系统的开发和扩展。
基于IEEE 802.15.4 协议的ZigBee技术是一种短距离的通信标准，有着近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率的特点。
基于nRF24L01P的智能家居无线组网方案的设计
基于nRF24L01P的智能家居无线组网方案的设计李增雷【摘要】本文提出并设计了一种基于nRF24L01P的智能家居无线组网方案、对网络整体模型和节点的物理层、链路层以及网络层进行了较为详细的设计与说明。
该组网方案专11针对智能家居应用而设计，具有简单实用，成本低等优点。
【期刊名称】《电子技术与软件工程》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】3页(P76-78)【关键词】智能家居;无线组网;nRF24L01P;多跳路由【作者】李增雷【作者单位】广东松山职业技术学院电气工程系,广东省韶关市512126;【正文语种】中文【中图分类】TP393.1随着物联网技术的发展，智能网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活当中，如何建立一个高性能、低成本的智能家居系统也已成为当前研究的一个热点问题。
目前，这一领域的国际标准尚未成熟，无线组网方案也没有统一。
其中，基于Wi-Fi和zigbee技术的无线组网方案受到较多的关注。
然而，这些技术在协议栈层面并未专门针对智能家居应用进行有效的功能剪裁和优化，因而具有较大的软硬件资源开销和成本代价。
如zigbee协议栈应用了 AODVjr和Cluster-Tree相结合的路由算法[1][2]，以满足各种复杂的动态网络拓扑结构，这对于智能家居中大多数节点位置相对固定，网络拓扑结构相对稳定的实际情况来说，较为冗余。
本文设计了一种专用于智能家居领域的无线组网方案，以达到简单实用的目的。
1 网络整体模型1.1 节点类型在本设计中，智能家居网络由三种类型的节点构成：房间父节点（以下简称父节点）、房间子节点（以下简称子节点）和自由节点。
一个房间内安置至少一个父节点和若干个子节点，它们不具备或仅具备有限的移动性，如各种灯节点、插座节点、自动窗（帘）节点、安防节点等。
处于一个房间内的任意两个节点，相互之间处于对方的网络信号覆盖范围内，因而可以直接进行通讯。
不同房间的两个节点之间，空间距离较远，加之有墙壁阻挡等原因，不能保证网络信号相互覆盖，因而需要采用一定的路由机制进行通讯。
基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计
基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计随着电子技术、计算机技术和通信技术的不断发展，各个行业的自动化进程正在逐渐加快，以至于在自动抄表中对数据采集的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求。
目前的抄表系统主要有：有线抄表系统，掌上抄表系统和无线抄表系统。
其中有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线抄表系统的推广和应用。
掌上抄表系统需抄表部门用掌上抄表器抄取数据，因此降低了自动化程度。
无线抄表系统采用无线收发设备传输数据，不需专门架线，系统结构简单，节省了人力和物力，相对有线抄表系统和掌上抄表系统有着更大的优势。
本文提出了一种基于无线网络技术的无线抄表系统，重点研究了基于nRF2401的无线通信的集中器的设计，通过该集中器可以实现采集数据快速、可靠的传递。
无线抄表系统方案智能小区无线抄表系统主要由三表数据采集终端、集中器和物业中心的计算机组成。
三表数据采集终端和集中器(下层)，集中器和物业中心(上层)的计算机均采用星型结构。
智能小区无线抄表系统结构。
上层通过以nRF2401无线通信模块与分散在小区内各栋楼内集中器上的nRF2401无线通信模块相连接，形成1对多的连接形式，实现集中器和小区物业中心的计算机的实时在线连接。
下层通信包括集中器通过无线方式对三表数据的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对三表进行控制操作等。
集中器是整个无线抄表系统的通信桥梁，它的工作情况决定了系统的可靠性和稳定性，其实现功能有：每个月按约定时间循环查询终端三表的数据，并把采集到的数据进行累加保存起来;当接收到物业中心的计算机发布的采集命令后，立即打包数据并传送;也可主动向物业中心的计算机发送数据、报告紧急情况等。
集中器硬件设计在无线抄表系统中，集中器处于信息传递通路的中间位置，该系统中的集中器采用无线方式传输数据，是整个系统的核心。
基于nRF2401智能无线火灾监控系统设计
基于nRF2401智能无线火灾监控系统设计
引言
火灾监控系统关系到建筑物内人们生命财产安全，在整个智能建筑中，
火灾监控系统起着相当重要的作用. 传统火灾监控系统无法满足及时报警的要求.问题主要集中在两个方面:首先,当建筑物中发生火灾时,传统的火灾监控系统
容易因为线路损坏而失去效用,在传统火灾监控系统中大量使用的有线通信电缆,极易造成火势的蔓延,加剧灾情;其次,传统的火灾监控系统中探测器分布有限,直接
导致火灾检测的可靠性差,容易出现误报情况,并且无法对整个建筑物进行系统
和全面地探测。
本文设计了基于nRF2401 智能无线火灾监控系统设计，该系统可以对建筑物目标区域进行有效的监控，而且监测节点体积小，无需布线，移动、安装和检修方便。
系统概述
监控系统由数据采集控制节点和监控终端组成.在本文中监控系统采用了
星型拓扑结构，由一个与计算机相连的无线通信模块作为系统的监控终端，可
以跟监控系统中的任何一个数据采集控制节点通信。
数据采集控制节点按照一
定的规则分布在建筑物的各个房间或走廊内，负责数据的采集、处理和传输，
并且对监控终端发来的数据、命令进行分析处理，完成相应的操作。
系统结构
框图如图1 所示。
图1 系统结构框图
该火灾监控系统采用了星型拓扑结构，采用这种拓扑结构能够很好地扩
展组合，容易增加系统中节点，满足在建筑物中节点分布的不确定性，可以在
建筑物中房间、隔离处放置节点，避免无线干扰和监控区域不确定性的问题。
基于NRF24E1的短距离无线组网研究
线网络通信标准来保证 ， 根据不 同的应用需要 ， 前短距离无线数据通信 网络 的主要 国际标准有 ： １无线 目 （） 局域 网 ＩＥ ０ ．１该标 准为 “ 到点 访 问 ” “ Ｅ Ｅ ８２１ ： 点 和 主从结 构 ” 两种 无线 局 域 网类 型规 定 了标 准 ， 并分别 制 订 了
基于 Ｎ Ｆ ４ Ｒ ２Ｅ １的短距 离无线组 网研 究
李忠成
（ 江万里 学院，宁波 浙 ３５ ０ ） １ １ １
摘 要 ：短 距 离无 线 通 信 已 经成 为 当前 的 一项 热 点 技 术 ， 广 泛 应用 于人 们 生 活 中 的诸 多 方 面 ， 被 它所 构 成 的 小 规模 无 线 网络 也 迅 速普 及 ，文 章 给 出 了一 种基 于 Ｎ Ｆ ４ 芯 片 的 短 距 离 无 线 组 网新 方 法 ．文 中介 绍 了 关 于 无 线 网络 和 Ｒ ２Ｅ１
用 的方 案 ， 实 现 设 备 的无 线 连 接 ． 文 就结 合 无线 片上 系 统 Ｎ Ｆ ４ １ 片 的具 体 系 统 开 发 实例 来 研 究 来 本 Ｒ ２Ｅ 芯
无 线组 网技 术 ．
２ 相关知识
２ 无 线 网络 ．１
２ ．１ 无 线 网络 简介 无线 网络 （ ｒｌｓ Ｎ ｔｏｋ ， 由许 多独立 的 无线 节点 之 间 ， 过 空气 中 的无线 电 ．１ Ｗｉ ｅｓ ｅ ｒ）是 ｅ ｗ 通
பைடு நூலகம்
式计算机 ， 允许计算机在无线网络覆盖范围内移动并 自动建立点到点 的连接 ， 在不同系统之间直接进行数 据传输． “ 在 主从” 配置 中， 所有无线节点都与“ 访问节点” 连接 ， 由访问节点承担无线通信的管理及与有线网 络桥 接 的工作 ．
２ ． 短 距 离无 线 网络 的各 种 国 际标 准 为 了实 现各 种无 线 节点 ／ 由器 之 间 的互 通 ， 须要有 相 应 的无 ．１ ２ 路 必
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摘 要 ： 文 介 绍 了一 种 基 于 ａ ｇ １ １ 片 机 和 ｎ ２ ０ 射 频 收发 器 的 无 线 智 能 － 居 节 点 ， 将 无 线 自组 织 思 想 应 用其 中 ， 进 了 该 ｔ ａ６ 单 ｍｅ ＲＦ ４ １ ｇ 并 改 ＤＳ 路 由协议 的规 范 ． 用 ＲＲ Ｒ 利 ＥＱ 、 ＲＲＥ Ｐ和 ＲＥ ＲＲ 等 协 议 帧 进 行路 由 查 找 和 维 护 ， 实现 网络 自组 织 和 数 据 的 多点跳 传 。
该 智 能 家 居 系 统 是 一 个 基 于 ｎ Ｆ ４ １ 的 小 型 无 线 控 制 系统 ， 采 用 标 准 化 、 块 化 和 系 统 化 的设 计 ， 各 个 无 线 终 端 和 主 机 Ｒ ２ ０ｍ 是 模 将
管 理 终 端 通 过 通 信 网络 为纽 带 ， 成 的 管 理 控制 系统 ， 组 该系 统 灵 活 配 置 ， 态 方 便 ， 有 自适 应 Ｐ ａ ｄＫＥ ｉ ｉ ｆ ａｏ ， ｓ ｓ Ｑ、 Ｅ ｎ ＲＲ ａ ｓ ｏｄｓ ｖ ｒ ｎ ｉｔ ｎ ｒｕ ｎ ． ｅｎ ｔ ｏ ｋｗａ ｓｌ ｏ ｇｎｚ ｔ ｎａ ｄ ｄ ｔ ｔ ｎｍ ｔ ｆ ｍｅ ｔ ｉ ｏ ｅ ｄｍａ ａ ｏ ｔ ｇＳ ｔ ｅｗ ｒ ｓ ｅ － ｒａ ｉ ｉ ｎ ａ ａ ｓ ｉ ｒ ｃ ａ ｎ ｉ ｉ ｏｈ ｆ ａｏ ａｒ —
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基于 ｎ Ｆ ４ １智 能 家居 的 自组 织 网络 节点 设计 Ｒ ２０
李 张 敏． 毅
（ 重庆 邮 电大 学 信 息 与通 信 工程 学 院 ， 重庆 ４０ ６ ） ０ ０ ５
扩 展 性 好 等 优 点 ． 渐 取 代 了有 线 网络 ， 为 智 能 家 居 网络 系 统 组 网 的 首 选 。… 逐 成
比较 目前 存 在 的各 种 各 样 的无 线 接 人 方 式 ， 频 无 线 技 术 可 以 实 现 点 对 多 点 的 连 接 ， 通 信 的 方 向无 限制 ， 输 距 离 较 大 ， 射 对 传 成 本低 ， 而且 性 能 高 。所 以本 文 的 智 能 家 居 系 统 采 用无 线 射 频 技 术 。
ｅ ｕｌ —ｈｏ ｄｍ ｔ ｉ ｐ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：Ｓｍ ａｔＨ ｏｍ ｅ Ｒ Ｆ ０１ ｄｓ ｒ ；ｎ ２４ ；Ｄ Ｓ ；ｓ ｌ－ｏｒ ａ ｚｎｇ ｒ ｕｔｎ ． Ｒ ｅｆ ｇ ｎｉｉ ｏ ｉ ｇ
针 对 现 在 家 庭 网络 的组 网 不灵 活 ， 展 性 不 好 ， 法 自动 识 别 新 人 网 的 设 备 ， 无 法 实 时 得 知 已 离 开 网络 的设 备 ， 且 当 目的 扩 无 也 而 设 备 节 点 与 控 制 节 点 距离 超 过 可靠 通 信 距 离 ， 者 天 线 功 率 不 足 时 ， 导 致 某 些 节 点 设 备 脱 离 网 络 等 弊 端 ， 设 计将 自组 织 网 络 技 或 会 本
术 应 用 于 智 能 家 居 系 统 ， 而 实 现 设 备 之 间 的 自组 多 跳传 输 ， 得 网 络 更 加 的灵 活 ， 靠 ， 从 使 可 而且 成本 低 ， 于 开 发 。 易
１系 统 概 述
随 着 无 线 通 信 技 术 的 发展 ， 线 网 络 比有 线 网 络 具 有 通 信 范 围不 受 环 境 条 件 限 制 、 无 网络 建 设 周期 短 、 工 成 本 低 、 于维 护 、 施 易 可
ＬＩＭ ｉ ｎ．ＺＨ ＡＮ Ｇ ｉ Ｙ
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