基于MEMS傳感器的無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù),是一個涉及多學(xué)科內(nèi)容的全新研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最先起源于軍事項目的研究,具有節(jié)點密度高、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性強、自組織網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)獲取方式多樣等特點,隨著技術(shù)的發(fā)展,目前已被廣泛的應(yīng)用在軍事、醫(yī)學(xué)、監(jiān)控、智能交通等領(lǐng)域。MEMS技術(shù)是一個新興的發(fā)展迅速的前沿技術(shù),具有廣闊的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬啊１菊撐难芯苛嘶贛EMS傳感器的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),將設(shè)計的高精度新型M

2、EMS電容加速度傳感器經(jīng)過改進后應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,對傳感器節(jié)點的軟件和硬件進行了研究、設(shè)計,并通過實驗實現(xiàn)了節(jié)點間的通信。
　　 本論文首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點進行了研究,介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念,歸納了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征,給出了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本結(jié)構(gòu),將節(jié)點分為傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊四個功能模塊,節(jié)點模塊化有助于進行針對性的分析和研究,并分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點受到的限制。
　　

3、 論文接著對MEMS傳感器進行了介紹,給出了電磁驅(qū)動增大檢測電容的加速度傳感器的工作原理,針對原有設(shè)計的不足,對傳感器進行了改進,并給出了傳感器的電容檢測電路。最后用ANSYS軟件對設(shè)計的傳感器的模態(tài)、靜態(tài)靈敏度和抗沖擊能力進行了仿真分析,該傳感器在非敏感方向上支撐梁的剛度較大,對加速度信號的靈敏度較低,軸向交叉效應(yīng)小,在敏感方向上的靜態(tài)靈敏度達到0.558μm/g,可承受1000g的加速度信號的沖擊。
　　 在以上分析的基礎(chǔ)

4、上,論文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了軟硬件設(shè)計。硬件上采用了低功耗的MSP430F1611芯片和支持ZigBee的CC2430芯片。從各功能模塊的角度分別對處理器模塊、無線收發(fā)模塊和電源模塊進行了設(shè)計,其中包括處理器模塊的串行存儲電路、時鐘電路、UART電路和JTAG接口電路以及無線收發(fā)模塊的接口電路及與MSP430F1611的接口配置。軟件上,主要設(shè)計并實現(xiàn)了串口通信、FLASH驅(qū)動、實時時鐘定時功能、節(jié)點數(shù)據(jù)采集和無線數(shù)據(jù)通信五個功能

5、。為了提高系統(tǒng)的實時響應(yīng),滿足多任務(wù)的要求,首先對網(wǎng)關(guān)節(jié)點的MSP430F1611處理器進行μC/0S-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植,并對μC/0S-Ⅱ移植時的代碼進行了介紹。然后對MSP430的串口通信、FLASH驅(qū)動和定時時鐘的實現(xiàn)進行了設(shè)計。在無線收發(fā)模塊,主要實現(xiàn)了節(jié)點數(shù)據(jù)的采集和處理、數(shù)據(jù)的無線收發(fā),通過ZigBee協(xié)議將節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)以無線通信方式發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點,然后上傳至PC機。
　　 論文最后對系統(tǒng)進行調(diào)試、實驗,給出了節(jié)