基于无线传感器的井下环境参数采集系统设计.doc

摘要:目前国内矿井监测系统大多采用有线方式进行传输，有着很大的局限性，因此设计了一款采用无线方式进行传输的井下环境参数采集系统。该系统基于zigbee无线通讯技术设计传感器节点网络，以ATmega128L低功耗处理器为核心，结合传感器电路和CC2420射频收发模块，实现了对井下环境参数的采集，输送和处理，最后对部分模块进行仿真，证明了该系统的可行性。此系统很好的克服了有线监测系统布线困难和跟进不方便等缺点，能实时高效的对井下环境进行监测。

关键词 无线传感器；Atmega128L；CC2420；Zigbee

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 选题背景-1

1.2 国内外现状、发展动态-1

1.3 本课题研究的主要目的与意义-1

1.4 本课题研究的主要内容和要求-2

2井下环境参数采集系统整体设计方案-3

2.1 系统的需求分析-3

2.2 系统的设计目标和要求-3

2.2.1系统的设计目标-3

 2.2.2系统的设计要求-3

2.3 系统的整体结构和流程 -3

 2.3.1 系统的整体结构 -3

 2.3.2 系统的数据处理过程 -4

2.4 无线传感器网络的选择 -4

 2.4.1 无线传感器网络简介 -4

 2.4.2 无线传感器网络相比于有线传感器网络的优点 -5

 2.4.3 无线传感器网络的结构 -5

 2.4.4 传感器网络的特点 -5

 2.4.5 ZigBee技术的选择-6

3井下环境参数采集系统的硬件设计 -9

3.1 传感器节点结构设计 -9

3.2 处理器模块设计 -10

 3.2.1 Atmega128L的性能特点 -10

 3.2.2 Atmega128L与普通AT89C51相比有何优缺点 -10

 3.2.3 Atmega128L的封装图与主要引脚功能 -11

 3.2.4 存储器模块的选型 -12

3.3 无线通讯模块设计 -13

 3.3.1 CC2420的性能特点 -13

 3.3.2 CC2420的封装图和主要引脚功能 -14

 3.3.3 CC2420电路设计 -16

 3.3.4 CC2420与Atmega128L的连接 -17

3.4 传感器模块设计 -17

 3.4.1温湿度传感器的选型 -17

 3.4.2 瓦斯传感器的选型 -18

 3.4.3 CO传感器的选型 -19

 3.4.4 CO2传感器的选型-20

 3.4.5 O2传感器的选型 -21

 3.4.6 水位传感器的选型 -22

 3.4.7 气压传感器的选型 -23

 3.4.8 顶层离板位移传感器的选型 -24

3.5拨码开关的设计-25

3.6 电源模块设计 -26

3.7汇聚节点设计 -27

 3.7.1 汇聚节点的采用 -27

 3.7.2 微处理单元与PC的连接 -28

3.8 整体电路图的设计和PCB板的制作 -28

 3.8.1 制作工具的选择 -28

 3.8.2电路原理图的设计 -29

 3.8.3 PCB板的设计 -32

4 井下环境参数系统的软件设计 -33

 4.1 节点主程序的设计 -33

 4.2 数据采集子程序的设计 -33

 4.3 通信子程序的设计 -34

结论-36

致谢-37

参考文献-38