基于无线传感器网络的时钟同步算法设计与实现.doc

摘要：近年来随着电子、通讯以及计算机技术极速的迅猛发展，无线传感器网络已经被广泛的应用在环境监测、医疗事业、工业控制以及军事装备等众多领域。它将信息世界同真实的物理世界联系在一起，实现了对客观世界无处不在的监测、控制以及信息的采集。具有非常宽广的应用和发展的前景。无线传感器网络技术随着发展的驱动也成为了信息技术领域研究的焦点。无线传感器网络是由许多传感器节点组成，通过传感器之间的共同协作来实现其强大的功能，而在这个传感器网络内时钟同步时各个传感器协同工作的一个关键因素。

本文设计的基于无线传感器网络的时钟同步算法实现，它是由SZ05无线模块组成的一个四个节点无线网络，以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，通过中心节点广播出的信号，实现四个节点在无线网络中的时钟同步，并通过LCD1602液晶显示屏和LCD12864液晶显示屏显示出来。该设计具有操作方便、体积小、时间延时小、功耗低、稳定性好等优点。适合于中小型、近距离的需要对时间进行同步的系统所使用。

关键词 无线传感器网络；时钟同步；无线通信协议

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 网络同步时钟简介-1

1.2 网络同步时钟应用领域-1

1.3 网络同步时钟未来前景-1

1.4 论文的主要研究内容与结构组织-1

2 系统硬件设计-3

2.1 系统硬件总体设计-3

2.1.1 系统实现的功能描述-3

2.1.2 系统硬件设计的总体框架-3

2.2 系统设计方案-3

2.2.1 方案1-NRF2401同步时钟-3

2.2.2 方案2-WiFi同步时钟-4

2.2.3 方案3-Zigbee同步时钟-4

2.3 方案的选择和确定-4

2.3.1 方案需求及性能分析-4

2.3.2 最终方案的优点-4

2.4 DS1302时钟电路设计-5

2.4.1 DS1302时钟原理-5

2.4.2 DS1302时钟特点和参数-5

2.4.3 DS1302时钟硬件电路-5

2.5 MCU核心处理器-6

2.5.1 STC12C5A60S2单片机简介-6

2.5.2 STC12C5A60S2单片机最小系统-7

2.5.3 STC12C5A60S2单片机双串口特性-8

2.5.4 STC12C5A60S2单片机内部AD使用-8

2.6 无线组网模块之SZ05-8

2.6.1 SZ05简介-8

2.6.2 SZ05无线模块性能特点-9

2.6.3 SZ05无线模块技术参数-9

2.6.4 SZ05引脚及接口说明-9

2.7 LCD1602液晶显示屏-11

2.7.1 LCD1602液晶显示屏工作原理-11

2.7.2 LCD1602液晶显示屏基本操作时序-11

2.7.3 LCD1602液晶显示屏字符说明-11

2.8 LCD12864液晶显示屏-11

2.8.1 LCD12864液晶显示屏的工作原理-11

2.8.2 LCD12864液晶显示屏的指令系统及时序-12

2.8.3 LCD12864液晶显示屏字符说明-12

2.9 系统电源设计-13

2.9.1 电源保护及防反接设计-13

2.9.2 5V电源设计-13

2.9.3 3.3V电源设计-13

3 系统软件设计-15

3.1 程序设计-15

3.1.1 整体软件逻辑框图-15

3.1.2 系统应用协议设计-16

3.1.3 串口数据的接收设计流程-16

3.1.4 系统键盘按键设计-17

3.1.5 DS1302时钟读取程序设计-18

3.1.6 液晶显示模块程序设计流程-18

3.2 系统程序工作分析-19

4 系统调试-20

4.1 软件调试-20

4.1.1 LCD12864液晶模块调试-20

4.1.2 按键模块调试-21

4.2 硬件调试与硬件实际环境测试-21

结论-28

致谢-29

参考文献-30

附录1 主函数源程序-31

附录2 硬件原理图-33