基于远距离通信模块的无线传感器网络设计

发布时间：2020-02-06 10:53

【摘要】：针对规模化农田需要远距离无线传输的特点和对通信数据实时性强的要求,提出一种基于远距离通信模块、以太阳能电池和铅酸蓄电池为供电方式的无线传感器网路设计方案。经试验测试,该系统的传输距离大于4 km,频率波动小于0.25 MHz;与GPRS通信模块相比,该系统抗干扰能力强,实时性好,保证了无线传感器节点间远距离通信的成功率。
【图文】：

框图,无线数传模块,内部结构,框图

够提供4km的通信距离，适合农田信息在线监测领域内的应用;该模块集成了一个32位16MHz主频的ＲISC处理器(如图1所示)，代码效率、代码大小方面高度优化，其内置的192KB的ＲOM存储器集成了点对点通信和网状网通信的完整协议栈，96KB的ＲAM存储器可以支持网状路由和控制器功能，而不需要外部扩展任何的存储器空间。同时，它拥有4路12位的模拟量输入，2路11位的模拟量输出，2个比较器，温度传感器，2个应用程序定时器，3个系统定时器，2个UAＲT异步串口(一个用于系统调试)，SPI接口以及2线串行接口，21个可用的I/O引脚。图1无线数传模块JN5139－001－M02的内部结构框图1．2供电电源的选择大部分情况下农田监测现场都无市电，经过分析论证和反复试验，选择采用太阳能电池和免维护铅酸蓄电池的电源方案。太阳能电源结构如图2所示，白天太阳能电池将太阳辐射转换成电能，对蓄电池充电，同时为监测系统提供电能;夜间蓄电池放电，继续维持系统正常运转。DC－DC电源变换电路把单一的+12V电压转换为各部分所需的不同种类直流电压。图2太阳能电源框图1．3无线传感器网络节点的设计传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微处理系统［1］，由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块等组成(如图3所示)。传感器节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或簇头节点的角色。数据采集节点收集传感器数据(如温度、湿度、压力、流量等)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站节点;作为数据中转站，节点除了完成采集控制任务外，还要接收邻近节点的数据，将其转发给到距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站点;作为簇头，节点负责收集该簇内所有节点采集的数据，经数据融合后，发送到基站点。图3无线传感器网?

框图,太阳能电源,框图

鈐赐鈆ㄐ诺耐暾銄酜?栈，96KB的ＲAM存储器可以支持网状路由和控制器功能，而不需要外部扩展任何的存储器空间。同时，它拥有4路12位的模拟量输入，，2路11位的模拟量输出，2个比较器，温度传感器，2个应用程序定时器，3个系统定时器，2个UAＲT异步串口(一个用于系统调试)，SPI接口以及2线串行接口，21个可用的I/O引脚。图1无线数传模块JN5139－001－M02的内部结构框图1．2供电电源的选择大部分情况下农田监测现场都无市电，经过分析论证和反复试验，选择采用太阳能电池和免维护铅酸蓄电池的电源方案。太阳能电源结构如图2所示，白天太阳能电池将太阳辐射转换成电能，对蓄电池充电，同时为监测系统提供电能;夜间蓄电池放电，继续维持系统正常运转。DC－DC电源变换电路把单一的+12V电压转换为各部分所需的不同种类直流电压。图2太阳能电源框图1．3无线传感器网络节点的设计传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微处理系统［1］，由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块等组成(如图3所示)。传感器节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或簇头节点的角色。数据采集节点收集传感器数据(如温度、湿度、压力、流量等)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站节点;作为数据中转站，节点除了完成采集控制任务外，还要接收邻近节点的数据，将其转发给到距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站点;作为簇头，节点负责收集该簇内所有节点采集的数据，经数据融合后，发送到基站点。图3无线传感器网络节点体系结构图1．4数据处理软件监测中心计算机数据处理软件包括串口通信部分、数据处理模块、监测结果图形显示部分以及菜单界面等。软件采用面向对象的高级编程语言VisualC++为编程语言，实现了友?

【参考文献】

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【共引文献】

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