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1、 淮 阴 工 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：通信工程设计(论文)题目：基于串口通信的无线传感器网络系统上位机软件开发指 导 教 师:2010年2月27日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文 献 综 述1 课题研究背景及意义随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统（SOC， System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,
2、 WSN)，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。如果说Internet构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的信息方式，那么，无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界于客观上的物理世界融合在一起，改变了人类与自然界的交互方式。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响力的21项技术和改变世界的
3、10 大技术之一，是21世纪世界最具有影响力的21项技术之一。无线传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官又被称为全球未来的三大高科技术产业1。很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三要素2。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，从而极大地推展现有网络的功能和人类认识世界的能力。无线传感器网络的低成本特点和灵活快速的部署能力，
4、将为远程传感开辟许多新的、以前不可想象的应用空间。随着无线传感器的大量应用，它将成为我们日常生活的重要组成部分，极大地改变我们的生活。无线传感器网络在军事、安全、环境、工业、交通、健康和家居等领域，有着广阔的应用前景36。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2 相关概念 2.1 无线网络传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Networt，简称WSN）就是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的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。无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学
5、科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算机、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型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，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会三元世界的联通。一个典型的无线传感器网络的体系构建包括分布式传感器节点（群）、接收发送器、互联网和用户界面等7。传感器节点具有传感、信号处理、通信部件，自动动作，相互通信，共同协作完成感知世界的任务。因此，传感器网络可以成为一种新型的网络系统，它与传统系统相比，具有许多新的特征8。2.2
6、 串口通信编程随着现代高科技技术特别是计算机软硬件技术的飞速发展，操作系统越来越小，功能越来越强。如今基于WINDOWS CE的设备由于它携带方便、操作简单的特点，其实用范围越来越广，有些设备功能还十分强大，并且由于在WINDOES CE系统下，一般软件开发人员可对其进行应用软件开发等许多特点，因此，其应用场合十分广泛，发展前景相当广阔。基于WINDOES CE的设备可以通过串行连接与其它设备进行通信，串行I/O是WINDOES CE支持的最简单的通信方式，它用于两个设备之间存在着一条直接的一对一连接的情况，可以通过多种方式进行串行I/O。随着计算机网络和多微机系统的广泛应用，尽管当今USB通
7、信技术和以太网技术快速发展，然而串口通信技术始终以其连接简便，价格低廉，稳定可靠等优点，在计算机通信领域占有一席之地9。串行通信是指通信的发送方和接受方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制位移动的。串行通信有异步通信和同步通信两种毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告基本通信方式。MSCECOMM是Microsoft公司提供的简化Windows CE下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。具体来说，它提供了两种处理通信问题的方法：一是事件驱动（Event-driven）方法，一是查询法（query way）10。串行通信软件是工业监
8、控系统中至关重要的环节,如何快捷有效地开发通信程序是软件开发人员所关心的话题11。VC+既是一个优秀的编程语言，也为用户提供了一个良好的用户开发环境。在具体应用中要根据实际的需要，综合考虑复杂程度、灵活性等因素，选择适合自己的方法，实现串口通信。因此对串口通讯编程而言, VC 中的MSComm 控件, 避免了烦琐的Windows API 编程, 使用简单方便, 同时用MSComm控件编写的程序简单、移植性好、稳定性好、可靠性高。2.3 上位机软件上位机是一个相对的概念，是相对于下位机来说的，它是指工业控制中位于较高层次的计算机。上位机直接服务的对象是人，它是可以直接发出操作命令的计算机，通常是
9、PC。一般来说控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，它类似于计算机中的服务器和客户机，又如在一个触摸屏和PLC系统中，PLC是下位机，触摸屏是上位机。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统12。3 国内外研究现状无线传感器网络是面向物理世界的一种崭新信息处理系统，是一种新的计算模型，涉及网络的组织、管理和服务框架，信息传输路径的建立机制、面向需求的分布式信息处理模式等问题。无线传感器网络从最初发展到现在，已经成为IT领域的研究热点之一，吸引了众多的学者进行各方面的研究，每个领域都已经有许多的研究成果，并有新的不断涌现13。无线传感器网络技术将有限距离的传感器应用扩展为无处不在
10、，种类丰富的网络应用，在客观世界对象与人之间建立了一种有效的沟通方式，成为一项有着广阔发展空间于美好发展前景的应用技术14。我国最近几年也开始重视WSN技术的研究，国家自然科学基金委员会资助了很多WSN研究项目。在“中国未来20年技术预见研究”报告中提出了WSN的重要性。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告在很多情况下，远程监控和自动化领域系统常见的通信编程多为串口通信编程。计算机串口编程在通信软件中有着十分广泛的应用。在Visual C+、Ddphi、Visual Rasis、TC、BC等开发工具之间，Visual C+由于功能强大和应用灵活，同时也得到Miscrosoft系统的最好支持，
11、因此涉及硬件操作的通信编程，一般采用Visual C+。 计算机之间或计算机与终端之间的数据传输可以采用串行通讯、并行通讯和网卡通信等几种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。接口是目前最常用的一种串行通讯接口，它是数据终端设备和数据通讯设备之间串行二进制数据交换接口的技术标准。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告参 考 文 献1 孙利民，李建中，陈渝等.无线传感器网络，清华大学出版社，20052 莫霄雁.无线传感器网络分簇式路由协议的研究和
12、设计：硕士学位论文，杭州：浙江大学，20063 Chee-yee Chong，Spikanta P.Kuma，Sensor Networks：Evolution，Opportunities，and Challenges，IEEE，Proceedings of the IEEE,2003,19(8),1247-1256.4 Culler，D.，Estrin，D.,Sankarastava，M.，Overview of Sensor Networks，Computer，2004，37（8）：4149.5 Akyildiz I.F,Su W,Sankarasubramaniam Y,Cayirci
13、E,Wireless sensor network:A survey.Computer Networks,2002,38(4),393-422.6 任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络.软件学报，2003，14（07）：12821291.7 贺文.基于IEEE802.15.4/ZigBee的无线传感器网络研究：硕士学位论文，杭州：浙江大学，20068 陈高琳.基于策略代理的无线传感器网络的网络管理的研究：硕士学位论文，武汉：华中师范大学，20069 吉翔，李永全.VC+下MSComm控件的串口通信方法.电脑开发与应用，2009（12）：110 李刚.MSCEComm控件在串口编程中的应用.重庆
14、电力高等专科学校学报，2003，（4）：373911 谷庆华，李成贵.基于VC+和数据库的实时温度监控系统软件的开发.北京联合大学学报（自然科学版），2007，21(4)：1312 汪佳.油库自动检测系统上位软件设计：硕士学位论文，合肥：合肥工业大学，200613 任绘锦.无线传感器网络可靠性应用及其关键技术研究：硕士学位论文，杭州：浙江大学，200614 谷志慧.无线传感器网络MAC层及应用系统的设计与实现：硕士学位论文，北京：北京交通大学，2006毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1 本课题研究的内容本软件以Windows XP为开发
15、平台，以C+为开发语言，以Visual C+6.0作为前台开发环境，Microsoft Access作为后天开发数据库。从工业控制上位机软件出发，利用面向对象、数据库、串口通信、无线传感器等技术，设计并实现无线传感器网络系统的上位机应用软件。此软件具有现场环境的实时监控、存储记录查看及数据库管理等功能，高度可视化、全中文界面、具有可扩展性，减少了认为的差错，它与通信模块和下位机等共同构成环境监控系统。主要研究内容如下：(1) 学习和掌握C+语言、VC开发平台、数据库技术、串口通信原理及无线传感器等技术。(2) 分析系统的总体框架及功能特点。(3) 根据无线传感器网络的用户需求设计出系统的上位机软件，给操作人员提供可视化界面，实现其安全监控、存储查看等功能。(4) 对软件现场进行测试，以验证设计的可行性、准确性和优越性。2 拟采用的研究手段 在众多集成可视化开发环境中,Visual C + +6.0 是底层编程环境的最佳选择,它提供了相当齐备类和友好的编程界面,对数据库的开发提供了比较好的开发环境,借助于Visual C + + 6.0 可以轻松开发出功能强大、速度快、应用广、占用资源少的应用程序。因
