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1、 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义此项设计的主要意义在于对无线测温的电池供电产品化、实用化作出有益的尝试。 对无线传感器网络节点的RFD模块能量消耗情况进行了初步的分析，并对CPU、无线模块、DPM和传感器提出具体的节能措施。2、本课题研究的主要内容：本次设计的是无线测温网络中的RFD模块，要求电池供电，无线发送温度信息。为了节能该模块采用超低功耗微处理器STC12A32S2，并且采用了动态功率管理策略(DPM)；为了能实时地测量温度，所测数据能通过无线ZigBee局域网络发送到信息管理中心。完成模块的硬软件设计，完成系统硬件体系结构图和系统软件设计研究。3、提交的成果：（1）毕业设
2、计（论文）正文；（2）附录A 系统电路原理图附录B 外文文献及其译文附录C 主要参考文献及摘要附录D主要源程序清单指导教师（签字）教研室主任（签字）批 准 日 期2009年12月30日接受任务书日期2010年01月06日完 成 日 期2010年06月16日接受任务书学生（签字）无线测温网络中RFD模块的设计摘 要无线传感器网络（WSN）将现代无线通信技术、微传感器技术和网络技术有机地融为一体，具有广阔的应用前景，已成为信息领域的研究热点。然而由于节点能量有限且电池不易更换，能耗问题已成为无线传感器网络的核心问题。其中基于ZigBee技术的无线传感器网络以其低功耗、低成本和低复杂度等优点受到高度
3、关注。因此，本文将对基于ZigBee技术的无线传感器网络的节能技术进行研究。本文以节能技术为主线，在对ZigBee技术进行介绍后，通过与其它无线通信技术的对比，说明ZigBee技术更适合应用于无线传感器网络。然后，详细介绍了低功耗的基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的硬件设计。接着对动态功率管理（DPM）的节能策略在所开发节点上的应用进行了说明。硬件的低功耗设计以及动态功率管理在节点上的应用，使节点的平均工作电流达到了0.5246mA。实际应用中，3.7V 20AH的电池可达到的工作天数为1588.459天。关键词：无线传感器网络；ZigBee；节点；节能；DPM Design of R
4、FD Module in ZigBee Thermometric Network AbstractIntegrated with modern wireless communication technology, micro-sensor technology and network technology, WSN has wide application foreground and became the current R&D hotspot at IT. Due to limitation of power supply for the nodes as well as the comp
5、lexity of battery replacement, energy conservation becomes a key problem in WSN. One branch of WSN based on the ZigBee technology, with its advantage in low-power, low-cost and low-complexity is being paid a high degree of attention to. Hence this paper introduces the research on energy efficiency t
6、echnology for ZigBee-based Wireless Sensor Networks.Within this paper, we discussed WSN with a mainly focusing on energy efficiency technology. Firstly, beginning with a brief introduction of ZigBee technology and a comparison of it with other wireless communication technologies, we proved that it i
7、s more suitable for WSN. Secondly we introduce the hardware design of low-power node of ZigBee-based WSN. Then, we explain the application of energy-saving technique-Dynamic Power Management (DPM) on our nodes. The hardware design of the low power consumption and dynamic power management on a node o
8、f the application, make the average working current node reached 0.5246 mA. In practical application, 3.7 20AH V battery can achieve the working days for 1588.459 days.Key Words: Wireless Sensor Network, ZigBee, node, Energy Efficiency, DPM目 录引 言1第1章 概述21.1 研究背景及意义21.1.1 无线传感器网络21.1.2 ZigBee技术31.1.3
9、 温度测量技术概述41.2 国内外研究现状及存在的问题5第2章 ZigBee技术72.1 ZigBee协议简介72.2 ZigBee协议结构82.2.1 物理层82.2.2 MAC层102.2.3 网络层122.2.4 应用层122.3 ZigBee技术应用于WSN的优势13第3章 RFD硬件系统设计及其低功耗分析153.1 硬件低功耗技术综述153.2 节点各部分设计及功耗分析153.2.1 CPU能耗分析与节能设计163.2.2 无线通信模块选型173.2.3 传感器模块213.2.4 电源模块253.2.5 实时时钟电路31第4章 系统软件低功耗分析33结论与展望38致 谢39参考文献4
10、0附录41插图清单图2-1 ZigBee协议架构框图.7图2-2 ZigBee网络拓扑结构.8图2-3 物理层结构模型.9图2-4 物理层数据服务信息流程图.9图2-5 MAC层参考模型.10图2-6 MAC层数据服务信息流程图.11图2-7 连接的信息流程图.11图2-8 断开连接的信息流程图.12图3-1 节点的硬件结构框图.15图3-2 节点的能量消耗情况.16图3-3 单片机的晶振电路.17图3-4 CC2420芯片内部结构.19图3-5 CC2420RF状态控制.20图3-6 SZ05模块典型接线图.21图3-7 DS18B20封装结构.22图3-8 DS18B20内部结构图.22图3-9 DS18B20寄生电源供电方式电路图.23图3-10 DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图.24图3-11 外部供电方式单点测温电路.
