【摘要】：氣象數(shù)據(jù)在人們日常生活、軍事以及其他許多行業(yè)中都十分重要,而如何通過現(xiàn)有的技術手段智能化地獲取這些氣象數(shù)據(jù)是一個重要的研究方向。本課題將ZigBee和GPRS作為通信方式,充分利用部署方便、靈活的無線傳感器網(wǎng)絡技術,又利用可以擴展無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸距離的GPRS無線傳輸技術,設計并實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)氣象信息采集節(jié)點以及配套的氣象信息采集與處理上位機軟件,最終研制出無線傳感網(wǎng)氣象信息采集與處理系統(tǒng)。本文具體工作如下:(1)氣象信息采集節(jié)點的設計與實現(xiàn)。選取C8051F410單片機作為控制核心,設計氣象信息采集節(jié)點硬件。節(jié)點包含電源模塊、ZigBee終端模塊、存儲模塊等模塊,并選取本實驗室的熱式風速計模塊來采集風速風向。使用模塊化的思想設計氣象信息采集節(jié)點的軟件,并設計ZigBee終端設備休眠降低功耗的方法。節(jié)點可以采集、存儲和上傳風速、風向等氣象信息,也可以執(zhí)行上位機的命令。(2)氣象信息采集與處理上位機軟件的設計與實現(xiàn)。選取C#語言作為編程語言,在對軟件進行需求分析后,對其進行了整體設計、劃分模塊和程序編寫。上位機可以實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的上傳與存儲、節(jié)點的管理、氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等功能。上位機與ZigBee網(wǎng)關需要通信,為此設計了串口、GPRS兩種通信方式,為提高通信質量,使用一種自動通信模式發(fā)送命令、接收數(shù)據(jù)。(3)最后對整個系統(tǒng)進行了測試。節(jié)點可以組成ZigBee網(wǎng)絡、休眠降低功耗,可以采集、存儲和上傳氣象數(shù)據(jù),上位機可以管理節(jié)點,可以獲取、存儲氣象數(shù)據(jù),也可以對氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集成功率能達到90%,基本達到系統(tǒng)設計要求。本課題研發(fā)的無線傳感網(wǎng)氣象信息采集與處理系統(tǒng)經(jīng)過了功能、性能的測試,該系統(tǒng)基本達到設計的指標和要求,而且系統(tǒng)工作穩(wěn)定,實時性較好,功耗低,通信距離長,靈活性高,適合對氣象進行監(jiān)測,對類似的氣象信息采集與處理系統(tǒng)也有一定的參考價值。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P409;TP212.9;TN92
【圖文】：

圖 3-2 C8051F410 原理框圖.2 電源模塊節(jié)點的電源模塊為微控制器、存儲芯片、風速風向傳感器及其應用電路、藍牙模塊、485和 ZigBee 模塊提供 3.3V 電壓，在節(jié)點的設計中起著極其重要的作用。電源模塊S1117-3.3 線性低壓降穩(wěn)壓器，輸入電壓范圍寬，從 4.75 到 15V 都可以，在 1A 電流下壓降為 止電流過大和芯片過熱，芯片內部含有限流和過熱保護電路。本系統(tǒng)節(jié)點的電壓轉換電路3-3 所示。

2.15.4/ZigBee 技術，采用符合 24GHz IEEE802.15.4 標感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸功能。該模塊具有以下優(yōu)點[39]：用。模塊內部芯片、電阻電容等元器件都是工業(yè)級以使模塊喚醒和休眠；模塊支持的電源輸入范圍是保證模塊穩(wěn)定運行，防止模塊長時間處于非正常工術手段，使得數(shù)據(jù)終端不會掉線。以通過命令配置，將模塊配置為 ZigBee 三種不同網(wǎng)方式——MESH 型網(wǎng)絡，可以指定地址向某個 外空曠的地方，兩個節(jié)點間的通信距離最大為 200API 模式。8913D-E 是一種 ZigBee 串口透傳模塊，稍微對 Zig可輕松使用該模塊。。通過串口即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同節(jié)點間的傳輸。

東南大學工程碩士學位論文（2）配置一定數(shù)量的 F8913D-E 為路由設備、終端設備，網(wǎng)絡地址可以由網(wǎng)絡隨機分配或置，選擇和協(xié)調器一樣的物理信道和網(wǎng)絡號，它們根據(jù)配置的物理信道被動掃描，加入 Z絡。（3）ZigBee 網(wǎng)絡中三種設備根據(jù)網(wǎng)絡地址進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。單片機和 F8913D-E 模塊（該模塊被配置為 ZigBee 終端設備了）連接電路圖如圖 3-5 所示5 為 ZigBee 模塊。

【參考文獻】

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1 李磊;章德g

本文編號：2766436