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基于无线传感器网络的数据采集方式作为一种新兴的数据采集技术,具有节点布置简单,灵活性高,价格低廉的优点,使无线传感器网络逐渐代替了传统的有线数据采集方式。比较了几种短距离无线通信方式,ZigBee技术的功耗和成本更低、组网性能强、体积小的优点,可以满足无线传感网络的技术需求。本文选用了ZigBee技术方案,将ZigBee通信与数据采集技术相结合,设计并实现了基于ZigBee无线通信方式的数据采集方案。
针对LEACH路由算法存在一些问题,比如说节点的剩余能量,簇头与基站的通信路径等,本文提出了一种改进算法。改进算法在簇头选举过程中,首先考虑节点剩余能量的大小,降低一些低能量节点成为簇头的可能性,并且簇头在数据传输的时候,采用多跳通信方式,减少了远距离簇头节点的能耗问题。
整个系统分为数据采集终端和数据汇聚节点两个部分。以低功耗处理器STM32F103VBT6和CC2530射频芯片为系统硬件平台。其中,低功耗的微处理器STM32F103VBT6具有丰富的外设,能够扩展传感器实现多路数据采集,为搭载不同种类的传感器设计了数字和模拟传感器接口,无线射频模块采用CC2530芯片实现数据的发送和接收。系统采用电池供电,并且将模拟电源和数字电源分开设计,提高数据采集的可靠性。在IAREmbeddedWorkbench集成编译器开发环境下进行了数据采集系统的下位机软件设计,下位机软件设计包括对模拟信号和数字信号的数据采集、无线射频收发、USB串口通信和SPI通信等。
本文最后系统进行了测试和验证。主要测试了射频模块的射频发射性能,点对点数据的传输以及数据采集节点的工作寿命。结果证明了本文设计的基于无线传输的数据采集系统方案是可行的,能够采集多路数据,并具有易搭建、低功耗的优点。
针对LEACH路由算法存在一些问题,比如说节点的剩余能量,簇头与基站的通信路径等,本文提出了一种改进算法。改进算法在簇头选举过程中,首先考虑节点剩余能量的大小,降低一些低能量节点成为簇头的可能性,并且簇头在数据传输的时候,采用多跳通信方式,减少了远距离簇头节点的能耗问题。
整个系统分为数据采集终端和数据汇聚节点两个部分。以低功耗处理器STM32F103VBT6和CC2530射频芯片为系统硬件平台。其中,低功耗的微处理器STM32F103VBT6具有丰富的外设,能够扩展传感器实现多路数据采集,为搭载不同种类的传感器设计了数字和模拟传感器接口,无线射频模块采用CC2530芯片实现数据的发送和接收。系统采用电池供电,并且将模拟电源和数字电源分开设计,提高数据采集的可靠性。在IAREmbeddedWorkbench集成编译器开发环境下进行了数据采集系统的下位机软件设计,下位机软件设计包括对模拟信号和数字信号的数据采集、无线射频收发、USB串口通信和SPI通信等。
本文最后系统进行了测试和验证。主要测试了射频模块的射频发射性能,点对点数据的传输以及数据采集节点的工作寿命。结果证明了本文设计的基于无线传输的数据采集系统方案是可行的,能够采集多路数据,并具有易搭建、低功耗的优点。