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1、目 录前 言 .1 1 无线传感器系统概述.2 1.1 无线传感器技术.2 1.2 研究背景 .2 1.3 研究目的.2 1.4 研究意义.3 1.5 相关概念界定.3 1.6 国内外研究现状和发展趋势.3 1.6.1 国内外研究现状.3 1.6.2 发展趋势.4 2 系统分析和总体设计 .6 2.1 对无线传感器系统的要求 .6 2.2 系统组成及工作原理 .6 2.2.1 系统组成.6 2.2.2 工作原理.6 3 系统硬件设计 .8 3.1 上位机系统.8 3.1.1PTR2000 .8 3.1.2MAX232 .10 3.2 下位机系统.12 3.2.1 微处理器模块.12 3.2.2
2、 温湿度传感器 SHT11 .15 3.2.3 光照传感器 TSL2561.17 3.3 电源.19 4 系统软件设计 .22 4.1 编程思路及流程图 .22 4.1.1PTR2000 思路：.22 4.1.2SHT11 思路：.22 4.1.3TSL2561 思路：.23 结 论 .24 致 谢 .25 参考文献 .26 附录 A 硬件电路图 .27 附录 B 部分程序 .29 SHT11 程序代码.29 TSL2561 程序代码.38 PTR2000 程序代码.42曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统0前 言我国是世界上设施栽培面积最大的国家，而且近几年国产连栋温室每年以新增 100
3、150 万公顷的面积快速发展。引导温室用户根据作物的要求进行环境因子的调节 以获得作物产量和品质的提高，是温室环境因子调控决策支持系统的主要目标和方向。 然而，目前的温室测控系统大多采用有线布网、人工测量，导致现场安装困难，工作 效率偏低，测量精度差，这不仅大大增加了电气工程施工费用，也导致施肥等工作困 难；此外，系统中的每个监控点没有自组织功能和自愈能力，维护工作量大，也不利 于系统升级。因此，为了实现温室农作物的优质、高产和高效，开发和研制一种新型 的温室环境测控系统是十分必要的。无线传感器网络技术是现代传感器技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技 术和分布式信息处理技术等多个学科的综合
4、。把无线传感器刚络技术引入到温室大棚 生产中来，农业将有可能逐渐地从以人力为中心，依赖于孤立的生产模式转向以信息 和软件为中心的生产模式。从而实现温室信息采集自动部署、自组织传输和智能控制、 大幅度提高单位面积的劳动生产率和资源产出率、改善温室等设施内工作环境和工作 条件、提高工作效率、保障农民身体健康、提高农民生活质量，有助于解决“三农” 问题，对实现温室作物生产的可持续发展具有重要意义。 传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术进步，推动了具有现代意义的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)的产生和发展。无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价
5、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“1。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景田，在军事、国防、工农业、环境监测、城市交通、医疗卫生、智能家居、空间探索、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程检测等许多领域都有重要的研究价值和巨大的实用价值，已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。环境监测系统是无线传感网络的典型应用。传感器网络具有一些显著的特点：只需要部署一次，减少了人为因
6、素对环境的影响；节点数量庞大，可以得到更丰富的采集数据：具备通信能力，可以协同工作等。这些特点使得基于无线传感网络的环境监测系统优于传统的环境监测系统，具有越来越广泛的应用前景。目前，传感器网络在军事、民用和学术届等许多领域的研究都取得了重大的进展。国外一些主要的研究项目及研究内容。国内，包括国家自然基金及各大高校、研究所也都对无线传感器网络投入了研究。 山东交通学院毕业设计（论文）11 无线传感器系统概述1.1 无线传感器技术无线传感器网络是由部署在监测区域内部或附近的大量廉价的、具有通信、感测 及计算能力的微型传感器节点通过自组织构成的“智能”测控网络。无线传感器网络 在军事、农业、环境监
7、测、医疗卫生、工业、智能交通、建筑物监测、空间探索等领 域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值，被认为是未来改变世界的十大技术之一、 全球未来四大高技术产业之一。 1.2 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的 技术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术 进行数据采集和通信。 微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传 感器节点得以实现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN） 。 无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于战场监视、 大规模环境监测和大区
8、域内的目标追踪等领域。传感技术、传感网络已经被认定为最 重要的研究之一。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶 劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之 一，因此，它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软 硬件系统，以使其可靠而耐用。2003 年,美国技术评论杂志论述未来新兴十大技术时,WSN 被列为第一;美国 今日防务杂志更认为 WSN 的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来 战争的变革。可以预测,WSN 是信息感知和采集的一场革命,是 21 世纪最重要的技术之 一2。低功耗无线传感模块，便是组成无线传感
9、网络的节点。此方面的研究由来已久， 是计算机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采 集到的信息进行处理和加工。现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活 当中。但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高， 有的性能高但是功耗太大。因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又 能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。1.3 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段，低功耗就是其发展 方向之一，而低功耗与高性能的结合实现还不完全。因此，为了更好的实现无线传感 模块的功能，增加模块的可靠性和使用寿命，通过对无线传感节点的硬件
10、功耗的分析， 确定无线传感模块各单元的基本功率消耗，并进行相应比较，确定需重点降耗的单元， 在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究，通过对比分析选择合适的芯片完 成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。并辅助软件开发人员完成各子模块的驱 动编写，实现低功耗无线传感模块的整体通信功能。曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统21.4 研究意义无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。当前，传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值，其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。首先，现有的众多研究中，将
