基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究
嵌入式毕业设计课题
嵌入式毕业设计课题【篇一：嵌入式毕业设计课题】课题一：嵌入式远程视频实时监控实现原理：通过在s3c2440（samsung 的arm9芯片）上植入嵌入式web服务器boa及嵌入式数据库sqlite，搭建一个视频webserver，使得pc或者智能手机可以利用网页方式访问摄像头采集的实时视频，达到远程监控录像等应用！涉及到的知识点：①原理图，pcb，元器件的认识，通过开发板的原理图及cpu的datasheet写程序；② arm架构的理解，arm cpu的工作原理，汇编代码级调试理解；③ 2440 cpu的gpio,uart,i2c,spi,ad,watchdog,rtc，lcd等接口技术原理，c代码级调试理解；④嵌入式linux(linux-2.6.30)系统工作原理，驱动框架结构以及摄像头驱动实现；⑤嵌入式linux(linux-2.6.30)下，webserver的实现，包括，sdl，mjpg-streamer应用软件的移植。
团队组织：实现该项目可以按一下方式组队（考虑到学生可能动手能力有限，每个模块安排两个人，这样有讨论，该分配方法供参考）linux系统部分，三个人：一个人负责硬件部分，也不是设计原理图，此人需要电子专业，要能看懂原理图，负责各个模块能在开发板正常运行；一个人负责软件部分，linux系统编译问题，负责给第一个人完好的镜像文件；第三个人，协调软硬件，需要既懂硬件也懂软件；驱动部分，两个人：同时进行，做相同的事情，目的在于一起讨论，要看image sensor （通俗的说叫摄像头）的数据手册，搞清楚芯片工作原理，成像原理，以及参考驱动进行移植工作，会设计到信号不同，编译问题，协同工作！webserver，两个人：在嵌入式linux系统上搭建webserver，涉及到一些应用软件的整合移植工作，主要是sdl,mjpg-streamer，其中sdl是一个非常有名的开源库，3d就是通过它来实现的，而mjpg-streamer是一个流媒体的开源库，实现视频流在网上的传输，这连个库在企业用得很多。
无线传感器网络研究与应用资料
老年人健康状况监控
远程医疗 空间探索：
星球表面(biǎomiàn)大范围、长时期、近距离的监测和探索。 选定着陆场地 ▪ 其他应用： 紧急和临时场合应急通信：地震、水灾、强热带风暴灾害地区、边远或偏僻野外地区
交通流量监控 智能化房屋
结构健康监测
机械设备状态监测
定位方法为：利用少量已知位置节点（参考节点，采用GPS 定位或
者预先放置的节点），来获得其它节点的位置信息
提出的算法有：Niculescu，Bulusu等
第二十三页，共三十五页。
5、典型(diǎnxíng)应用
案例1 Senera的桥梁安全监控系统
Senera的系统，用于监测桥梁、高架桥、高速公路 等道路环境。对许多老旧的桥梁，桥墩长期受到 水流的冲刷，传感器能夠放置(fàngzhì)在桥墩底部、 用以感测桥墩结构； 也可放置在桥梁两侧或底部，搜集桥梁的温度、湿 度、震动幅度、桥墩被侵蚀程度等，能減少断桥 所造成生命财产的损失。
新兴的第四代传感器网络
▪ 第一代传感器网络：20世纪70年代。点对点传输，具有 简单信息获取能力。
▪ 第二代传感器网络：获取多种信息的综合能力，采用串 /并接口与传感控制器相联。
▪ 第三代传感器网络：20世纪90年代后期。智能传感器 采用现场总线(zǒnɡ xiàn)连接传感控制器构成局域网络。
▪ 第四代传感器网络：以无线传感器网络为标志，正处于
研究和开发阶段。
第三页，共三十五页。
以自组织形式构成多跳中继的分级(fēn jí)结构网络
普通节点和Sink节点：完成数据采集和多跳中继传输。 网关节点G：完成无线和有线信号转换，实现CERNET2的接入。 监控中心(zhōngxīn)CC：完成区域数据的综合处理。
基于嵌入式无线智能传感器网络在工矿企业税收中的应用
２ 嵌入式智能传 感器的一般结构
一
个完整的嵌入式智能传感器等同于嵌入式微处理器 ＋ 智能控制模块 （ 人工智能技术 、 神经 网技术 、
模糊技术 ） 传感器系统 ， ＋ 智能控制模块是一个智能程序 ， 它具有相关领域的大量专 家知识 ， 它可 以模 拟 人类专家解决问题的思维过程 ， 且解决问题的能力不低于人类领域 的专家。该系统能进行有效 的推理， 具
16738772200701004703传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一也是当代科学技术发展的一个重要标志它与通信技术计算机技术构成信息产业的三大支柱之一随着科学技术的发展对传感器性能的要求越来越高数量越来越大早期的研究人员已经比较全面地总结了无线传感器网络技术的发展思路各国的研究态势以及该项技术在军事民用领域及学术界的发展隋况
２３ 多传感 器 系统 模块 ．
由各种类型的普通传感器组成 ， 负责提供外界信息。 ２ ４ 输 出单 元 ． 用于输出正确的传感器信息， 供用户使用。
２ ５ 嵌入 式微 处理 器 ．
负责对 数据 的采 集 、 理 、 处 存储 、 理 、 送 等任务 。 管 传
３ 嵌入式无线智能传感器 网络 平台架构
安徽 科技学院学报
２０ ０ ７正
（） １ 知识 库
用于存放嵌入式智能传感器运行过程 中所需要的专家知识 ， 经验值及传感器的基本参数， 知识库 中的 知识是推理机发出命令的依据。
（ ）综合 数据模 块 ２
用于存放嵌入式智能传感器的原始数据及各种常用数据及各种参数。
（ ） 理机 ３推
黄 守 明
（ 陵学 院 ， 铜 安徽 铜陵 ２４０ ） ４００
嵌入式无线传感器网络的研究与设计
漤蹇簦鞭港葵添l溱添溪藤谍攥{鼷饕攥蓑辩辫葵添i港葵藤懋惑瀑溱溪惑{港惑{溪鋈惑{l li缭i臻杂溉饕羹嵌入式毛钹铭宓器网治钓研宓与役针杨雪峰1于建志2(1．上海轨道交通维护保障中心通号分公司，200331，上海；2．同济大学电子与信息工程学院，201804，上海∥第一作者，工程师)摘要在特殊环境的数据测控应用中，伴随着无线自组织网络技术的成熟和新能量解决方案的提出，无线传感器网络作为新一代的传感器成为互联网领域研究的热点问题之一。
通过对无线传感器网络体系结构的分析，阐述了无线传感器网络的特点及其各功能模块的原理及设计，并对无线组网技术进行了分析。
论述了无线传感器网络的研究现状及存在的问题。
关键词无线传感器网络；传感器节点；组网中图分类号G N919．2R e se ar c h and D e si g n of E m bedded W i rel es s S e nso r N et w o r kY an g X uef eng，Y u Ji an zhiA b st r ac t T hr ough t he anal y si s of w i r e l ess se nso r ne t w or k ar ch i t ect u r e，t he paper e x pound s t he char act e r i st i cs of w ir e—l ess se nsor ne t w or k and t he pr i nci pl e and de si g n of f u nct i o n m o dul es，an al y zes t he t e c hnol ogy of w i r e l ess ne t w or k bui l d-i ng，di scus s es t he cu r r en tr e se ar c h and exi s t ent pr obl e m s．K e yW O I'凼w i r e l ess se nsor net w or k；s ensor node；ne t w or k bui l d i ngFi r st-an t hor’s add r ess Shanghai R ai l T r an si t M ai nt enance Su ppo r t C e nt er，200331，Shanghai，C hi naO引言无线传感器网络(W i r e l es s Sens or N et w or k)是由分布在给定局部区域内足够多的无线传感器节点构成的一种新型信息获取系统。
嵌入式低功耗无线传感器网络的探求
ｎ ｔ ｏ ｋｔ ｘｅ ｅｎｅ ｏ ｋｌｆｔｍ ｅｉ ｏｕｔｏ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ． ｅ ｗ ｒ ｏｅ ｔｎｄｔ ｔ ｒ ｅｉ ｓｔ ｓ ｌ ｉｎ ｔ ｒ ｂｌｍ ｈ ｗ ｉ ｈｅ ｏｈ Ｋｅ ｗｏ ｄｓＥｍ ｂ ｄ ｅ ； ｗ— ｏ ｒＮｅ ｏｋ ｒ ｔ ｃ ｌ ｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ｋ ｙ ｒ ： ｅ ｄ ｄＬｏ ｐ ｗｅ ； ｔ ｒ ｐ ｏ ｏ ｏ； ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎｅ ｗ Ｗ ｗ ｒｓ
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面向无线传感器网络应用的嵌入式操作系统综述
ｏ Ｎｉ ｆ ｒＷＳ Ｓ ｍａ ｅ ｄ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒｓ Ｗ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｏ ｋ Ｅ ｅ ｄ ｄ ｏ ｅ ａ ｉｇ ｓ ｓ ｍｓ Ｒｅ ｉｗ ｒ ｅｓｓｎｏ ｅ ｒ ｓ ｅ ｗ ｍｂ ｄ ｅ ｐ ｒ ｔ ｙ ｔ ｎ ｅ ｖｅ
无线传感器 网络 的基本组 成单位 是节点 ， 点主要 由传 节
嵌入 式操作系统 综述
Ａ ＲＥＶＩ ＥＷ ＯＦ ＥＭ ＢＥＤＤＥＤ ＯＰＥＲＡＴＩ ＮＧ ＹＳＩＥ Ｓ ＦＯＲ Ⅵ 嘲 Ｓ ｒ１ Ｍ
ＬＥＳ ＥＮＳ ＳＳ ＯＲ ＮＥＴＷ ＯＲＫＳ
Ｗ ａ ｇ Ｍａ ＨｅＮｉｇ Ｐ ｉＪ ｎ Ｆ ｎ ｉｎ Ｌｕ Ｈａｔｏ ｎ ｎ ｎ ｅ ｕ ｅ ｇＧａｌ ｇ ｉ ｉ ｉ ａ
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ｆ ｒ ａ ｄ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｓ ｆｏ ｎ ｓ ｕ￣ ｐ ｒｔ ｇ ｓ ｓ ｍ ｉ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ａｃ ｎ ｌｓｏ ｏｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｔ ｓａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｏ ｒ ｔ ｇ ｓ ｓｅ ｏ ｗ ｒ ． ｈ ｉ ｎ ｅ ｏ ｐ ｏ ｌ ｅｏ ａｉ ｙ ｔ ｉ ｄ ｓ ｓｅ ｎ ｏ ｃｕ ｉｎ ｔ ｈ ｒ ｓ ｎ ａｕ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｐ ａｉ ｙ ｔｍｓ ｃ ｅ ｅ ｎ ｅ ｓ ｃ ｓ ｅ ｎ
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嵌入式系统课程设计题目
嵌入式系统课程设计题目1.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏）2.ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。
为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。
从硬件设计和软件实现2方面对该系统进行具体设计。
）3.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明）4.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制动性能测试系统）5.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总线的分布式监控系统。
用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6. 0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。
）6.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能）7.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路CAN总线通信系统。
完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U - boot、嵌入式L inux - 操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。
）8.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发）9.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。
无线传感器网络应用研究
式， 相互传递信息 ， 协 同地完成特定功能的智能专用网络 。它 综合了传感 器技术 、 嵌入式计算机技术、 通信技 术、 分布式信 息处理技术、 微 电子制造技术和 软件编程技术等 ， 可以实时监 测、感知和 采集 网络所监控 区域 内的各种环境或监测对 象的 信息，并对 收集 到的信息进行处理后传送给 终端用户 。无线
ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ． Ｔｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｉ ｔ ｗｉ ｌ ｌ ｄ ｅ ｅ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍａ ｎ ｙ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｌ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｗｅ ｂ ｉ ｒ ｅ ｌｙ ｆ ｉ ｎ ｒｏ ｔ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ， ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｎｄ ａ ｓ ｕ ｍｍａ ｉｚ ｒ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｓ ｔ ｎｃ ａ ｅ ｓ ｏ ｆ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
摘要： 无线传感器网络是 目前 国内外研 究的一个热点方向， 具有非 常广泛的应用前景 ， 其应 用与发展将对人类的生活和
生产的各个领域 带来深刻 的影响 。在 简要 介绍传感器网络体 系结构的基础上 ， 详细分析和总结 了无线传感器 网络在许 多领域应用的实例 ， 提 出了无线传 感器网络在应 用中面临的 问题 和挑 战。 关键词： 无 线 传 感 器 网络 ； 应 用 实例 ； 问题 和 挑 战 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ ． １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ ． ０ ０ ９ ４ — ０ ２
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湖南文理学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化2班学生姓名：**指导教师：***完成时间：报告成绩：序基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展，具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络的应用越来越广泛。
无线传感器网络作为一种嵌入式设备能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息，并加以处理。
本文提供了一种基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计方案,通过选择芯片,设计硬件接口,构建了一个完整的无线传感器网络节点。
经仿真调试,该节点在试验中应用良好,电路板可以实现两个节点间的通信,能由LED指示发送、接收或应答信息,基本达到了设计要求,在煤矿监控系统的实验中应用良好,能采集精度较高的温度、压力等数据信息,并实现准确的数据交互,实现了传感器网络所需的外形小、集成度高、低功耗,为将来实际应用研究提供了一个实验平台,具有一定的应用价值。
目录1.设计要求 (2)2.设计的作用与目的 (2)3.无线传感器网络应用研究的设计方案 (4)3.1 体系结构 (4)3.2 节点结构 (5)4.系统硬件设计 (5)4.1 无线传感器网络节点组成及工作流程 (5)4.2 无线传感器网络节点设计 (6)4.2.1 处理器模块 (7)4.2.2 通信模块 (8)4.2.3 能量供应模块 (11)5.设计流程 (11)6．心得体会及建议 (15)6.1 心得体会 (15)6.2 建议 (15)7．参考文献 (16)1.设计要求无线传感器网络是集成了传感器、嵌入式系统、网络和无线通信四大技术而形成的一种全新的信息获取和处理技术它是一种新型的无基础设施的无线网络能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理、传送到需要这些信息的用户。
2.设计的作用与目的无线传感器网络在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景，在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势。
以军事应用为例，传感器网络将会成为C41SRT系统不可或缺的一部分。
C41SRT系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统．受到了军事发达国家的普遍重视。
因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的，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，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，也正是这一点，使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，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、生物和化学攻击。
在战场，指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过网关将数据送至指挥所，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。
在战争中，对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的，通过铺设传感器网络，以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防；当然，也可以直接将传感器节点撤向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息，传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。
在生物和化学战中，利用传感器网络及时、准确地探侧爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。
传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。
在军事应用中，与独立的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面：（1）分布节点中多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比，这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一。
（2）传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强的容错能力。
（3）传感器节点与探侧目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响。
（4）节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标。
（5）多节点联合，形成覆盖面积较大的实时探测区域。
（6）借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力，可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。
由于无线传感器网络巨大的科学意义和应用价值，已经引起了世界发达国家学术界、军事部门和工业界的极大关注。
从2001年开始，DARPA(美国国防部高级研究计划署)已把智能传感器网络作为一项优先发展的研究计划，出资近7亿美元，在众多大学和研究机构展开传感器网络的基础研究，以求获得五角大楼想要的所谓战区“超视觉”数据。
2002年8月，NSF(美国国家科学基金会)一期资助4000万美元在UCLA成立了传感器网络研究中心，联合周边大学(包括UCB、USC和USR等)展开“嵌入式智能传感器”的研究项目，以求利用传感器网络对我们生活的物理世界实现全方位的测试与控制，这也是美国国情咨文中有关NGI最主要的远景规划之一。
美国英特尔公司、微软公司等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的工作，纷纷设立或启动相应的行动计划。
日本、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣，纷纷展开了该领域的研究工作。
无线传感器网络与传统的无线网络(如WLAN和蜂窝移动电话网络)有藿不同的设计目标，后者在高度移动的环境中通过优化路由和资源管理策略最大化带宽的利用率，同时为用户提供一定的服务质量保证。
而无线传感器网络中除少数节点需要移动外，大部分节点都是静止的。
因为它们通常运行在人无法接近的恶劣，甚至危险的远程环境中，能源无法替代，设计有效的策略延长网络的生命周期成了无线传感器网络的核心问题。
在研究初期，人们曾经一度认为成熟的Intemet技术加上Ad hoe路由机制对无线传感器网络的设计是足够充分的，但深入的研究表明无线传感器网络与传统无线网络有着明显不同的技术要求，前者以数据为中心，后者以传输数据为目的。
一些为自组织的Adhoc网络设计的协议和算法并不适合传感器网络的特点和应用的要求。
节点标识(如地址等)的作用在传感器网络中就显得不是十分重要，因为应用程序不怎么关心单节点上的信息；中间节点上与具体应用相关的数据处理、融合和缓存倒显得非常必要。
在密集性的无线传感器网络中，相邻节点间的距离非常短，低功耗的多跳通信模式节省功耗，同时增加了通信的隐蔽性，也避免了长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响。
这些独特的要求和制约因素为无线传感器网络的研究提出了新的技术问题。
3.无线传感器网络应用研究的设计方案3.1 体系结构无线传感器网络结构如图2所示，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(Sensor node)、Sink网关节点(Sink node)和管理节点。
大量传感器节点随机部署在监测区域(Sensor field)内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。
传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳路由到Sink网关节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。
用户通过管理节点对无线传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统．它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过携带能量有限的电池供电。
从网络功能上看，每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能，除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其他节点协作完成一些特定任务。
目前传感器节点的软硬件技术是无线传感器网络研究的重点。
Sink网关节点的处理能力、存储能力和通信能力相对比较强，它连接无线传感器网络与Intemet等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络上。
Sink网关节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给和更多的内存与计算资源，也可以是没有监测功能仅带有无线通信接口的特殊网关设备。
3.2 节点结构无线传感器网络(W ireless Sensor Network,WSN)是由部署在地理区域内大量的廉价微型传感器组成,用来协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并以无线通信方式把数据发送给观察者。
无线传感器网络具有三个基本要素:传感器、观察者和感知对象。
其中传感器由感知部件、存储器、嵌入式处理器、通信部件、电源和软件这几部分构成。
观察者是无线传感器网络中感知信息的接受和应用者。
感知对象是借助于节点中内置的传感器探测到湿度、温度、光、压力等大量观察者感兴趣的物质现象。
无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变人类与自然界的交互方式。
无线传感器网络的基本单位是节点,它们的性能是整个无线网络可靠性的基本保证。
根据实际应用和推广的需要,节点的体积和质量都应该比较小。
无线传感网络的节点应用ARM处理器,简化了节点的硬件设计,提高了无线传感网络的通信能力、数据存储能力和可靠性。
本文设计了一种基于Philips公司的32位微控制器LPC2138和在2.4GHz频带上工作的无线收发模块CC2420,结合外围传感器,具有电量检测功能的无线传感器网络节点,并可以运用在实际中。
4.系统硬件设计4.1 无线传感器网络节点组成及工作流程无线传感器网络节点是一个微型的嵌入式系统,一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成,如图1所示。
图中的箭头代表数据的流向。
传感器模块由传感器和A/D转换器组成,负责对感知对象信息的采集和数据转换;处理器模块由微处理器、存储器和应用模块组成,负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理数据,通信协议管理等;无线通信模块由网络模块、MAC模块和通信射频模块组成,通过内部各个模块的协调作用与其他节点进行无线通信,交换控制信息和收发数据业务;能量供应模块一般采用微型电池,负责为传感器节点提供运行所需的能量。
图1 无线传感器节点结构图无线传感器网络节点的工作流程:(1)传感器采集到的信息一般是模拟数据,通过A/D模块把模拟数据转换为数字信号,并将数字信号输入到CPU中作进一步的处理。
(2)在处理器模块中对数据进行初步的处理,如在簇头的节点,收集该簇内所有节点所采集到的信息;在汇聚节点进行数据的部分融合、转发等。
(3)发送数据前,无线通信模块通过MAC协议形成一个自组织网;并根据路由算法,建立和维护路由表。
经处理器模块处理后,将数据送入无线通信模块;并根据预先建立的路由表,将数据发送给网关节点,由网关节点将数据发送给目的节点。
综上所述,本设计依据传感器节点功耗低、成本低、体积小等硬件限制条件,采用基于射频芯片CC2420和微处理器ARM7为核心的无线传感器网络的硬件节点。