基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田土壤溫濕度采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的獲取、處理和傳輸?shù)臄?shù)字無(wú)線通信技術(shù)，近年來(lái)，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用日益廣泛。尤其是隨著精細(xì)農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)信息采集中的應(yīng)用越來(lái)越成為研究的熱點(diǎn)。
　　在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，它是一個(gè)具有信息采集、數(shù)據(jù)處理以及無(wú)線收發(fā)等功能的微型嵌入式系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線射頻芯片nRF24L01+的傳感器節(jié)點(diǎn)所組成的農(nóng)田土壤溫濕度信息采集系統(tǒng)。本文主要包括

2、系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)、各個(gè)功能模塊的選擇及其電路設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊之間的連接設(shè)計(jì)以及路由協(xié)議和通信幀的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)從無(wú)線射頻芯片的選擇到路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，突出了系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上的低功耗、低成本。
　　論文首先介紹了課題的背景、土壤溫濕度監(jiān)測(cè)的目的與意義以及土壤溫濕度信息傳輸方式的研究現(xiàn)狀，提出了本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上的優(yōu)越性，接著介紹了本文所做的主要工作以及結(jié)構(gòu)安排，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)提出了農(nóng)田土壤溫濕度采集系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)以及系

3、統(tǒng)的路由設(shè)計(jì)以及上位機(jī)和匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸設(shè)計(jì)；其次，根據(jù)農(nóng)田土壤的溫濕度采集系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)關(guān)鍵部件的低成本、低功耗的選擇，完成了主要包括溫濕度采集模塊、無(wú)線通信模塊、顯示模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。再次，文章闡述了從傳感器節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的通信軟件設(shè)計(jì)，在通信協(xié)議上，由于基于nRF24L01+的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層和MAC層協(xié)議簡(jiǎn)單，自身不具備復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的通信能力，參考了IEEE802.15.4協(xié)議，結(jié)合星型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的框架特點(diǎn)，在該通信芯片