面向城市感知的无线传感器网络低功耗技术研究
发布时间：2022-01-10 10:17
“城市病”问题是城市发展步伐加快所带来的后果,人口膨胀、资源短缺、安全隐患、环境污染、交通堵塞等均为其具体表现。智慧城市的出现为“城市病”问题提供了可行的智能解决方案,给人类的衣食住行带来了创造性变革。城市感知网络为智慧城市的建设提供了一系列城市基础设施的实时监测数据,据此可以服务于城市各行各业,造福城市居民。大力建设智慧城市已成为目前国内外城市的主要发展趋势。无线传感器网络（Wireless Sensor network,WSN）应用于城市感知网络,配合各种传感器,以数据为中心,服务为宗旨,实现对城市基础设施的智能化监控和管理。搭建感知网络框架,结合WSN中亟待解决的低功耗问题,本文提出从单节点硬件设计和网络层中继节点部署两个方面对网络能耗进行研究。本文的主要研究内容如下:（1）提出了一种面向城市感知的传感器节点硬件设计方案。针对城市感知网络的特点对传感器节点硬件需求、架构进行了分析,以低功耗为主要设计目标,确定了传感器节点的主控芯片、射频芯片等型号,并对相关外围电路进行了分析和设计,最终实现硬件系统的搭建。（2）提出了一种改进的差分进化算法。该算法弥补了标准差分进化算法的不足——易...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器节点数据处理单元上图2-4为数据处理单元，晶振Y1和Y2共同组成系统的时钟电路
第二章 面向城市感知的 WSN 节点硬件设计连接；SDA 和 SCL 作为 I2C 总线通信接口，与电量检测芯片和外部传感器相；SCLK、SDI、SDO 和 nSEL 是单片机与射频芯片进行通信的 SPI 总线接口滤除电源电流突变造成的纹波以及外部引入的电源噪声，在电源和地之间加耦电容 C8。同时，为使用芯片内部模数转换器，将引脚 VREF-/VeREF-接地REF+接1μF 电容至地。此时，启用内部 12 位 ADC，其参考电压为 2.5V。在图 2-5 中，复位电路主要实现上电复位以及按键复位功能，指示灯电路CU 普通 I/O 口，由于一般发光二极管的驱动电流约为 10~20mA，而 MSP430O 口驱动电流仅为 6mA，故选取三极管作为驱动管。该指示灯为复用指示灯，实现具体功能。图 2-6 是 10pin 的 JTAG 接口，主要用于芯片程序下载和功能。同时，为避免出现任何不受控制的 I/O 电平，此处在 TCK、TMS 和 TDI 上上拉电阻。至此，主芯片、复位电路、下载电路以及外置两路高低时钟电路构成了单片机的最小系统。
JTAG接口
【参考文献】：
期刊论文
[1]浙中古建筑白蚁危害现状调查[J]. 任庆伟,胡寅. 中华卫生杀虫药械. 2016(01)
[2]一种智能的尘埃监测及告警系统[J]. 黄璐. 数字技术与应用. 2015(11)
[3]基于指数平均模型的无线传感器网络动态功耗管理[J]. 沈玲,夏银水,叶益迭. 传感技术学报. 2014(11)
[4]城市感知网络中智慧居民的隐私保护方法研究[J]. 许捷,党岚君. 信息通信. 2014(10)
[5]差分进化算法研究进展[J]. 汪慎文,丁立新,张文生,郭肇禄,谢承旺. 武汉大学学报(理学版). 2014(04)
[6]无线传感器网络节能分析[J]. 谢丽,杨勇. 农业网络信息. 2013(03)
[7]具有人工蜂群搜索策略的差分进化算法[J]. 黄玲玲,刘三阳,高卫峰. 控制与决策. 2012(11)
[8]基于定位信息的下一代全IP无线传感器网络研究[J]. 王晓喃,钱焕延. 电子科技大学学报. 2012(05)
[9]一种基于Dijkstra最短路径算法的改进算法[J]. 王智广,王兴会,李妍. 内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版). 2012(02)
[10]物联网应用层关键技术研究[J]. 乔亲旺. 电信科学. 2011(S1)
硕士论文
[1]无线传感器网络最小中继节点布置问题研究[D]. 林达广.深圳大学 2015
[2]基于公共交通的城市感知网络中数据收集技术研究[D]. 孙聪.北京邮电大学 2015
[3]能量均衡的无线传感网络分簇路由研究[D]. 孔凡凤.长沙理工大学 2012
[4]LDO低压差线性稳压器核心电路的设计[D]. 梁建.西南交通大学 2011
[5]基于微粒群算法和能量管理的无线传感器网络的节点调度[D]. 蒋晓鸣.电子科技大学 2008
[6]无线传感器网络节点设计和关键技术研究[D]. 萧奋洛.华中科技大学 2007
本文编号：3580537
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器节点数据处理单元上图2-4为数据处理单元，晶振Y1和Y2共同组成系统的时钟电路
第二章 面向城市感知的 WSN 节点硬件设计连接；SDA 和 SCL 作为 I2C 总线通信接口，与电量检测芯片和外部传感器相；SCLK、SDI、SDO 和 nSEL 是单片机与射频芯片进行通信的 SPI 总线接口滤除电源电流突变造成的纹波以及外部引入的电源噪声，在电源和地之间加耦电容 C8。同时，为使用芯片内部模数转换器，将引脚 VREF-/VeREF-接地REF+接1μF 电容至地。此时，启用内部 12 位 ADC，其参考电压为 2.5V。在图 2-5 中，复位电路主要实现上电复位以及按键复位功能，指示灯电路CU 普通 I/O 口，由于一般发光二极管的驱动电流约为 10~20mA，而 MSP430O 口驱动电流仅为 6mA，故选取三极管作为驱动管。该指示灯为复用指示灯，实现具体功能。图 2-6 是 10pin 的 JTAG 接口，主要用于芯片程序下载和功能。同时，为避免出现任何不受控制的 I/O 电平，此处在 TCK、TMS 和 TDI 上上拉电阻。至此，主芯片、复位电路、下载电路以及外置两路高低时钟电路构成了单片机的最小系统。
JTAG接口
【参考文献】：
期刊论文
[1]浙中古建筑白蚁危害现状调查[J]. 任庆伟,胡寅. 中华卫生杀虫药械. 2016(01)
[2]一种智能的尘埃监测及告警系统[J]. 黄璐. 数字技术与应用. 2015(11)
[3]基于指数平均模型的无线传感器网络动态功耗管理[J]. 沈玲,夏银水,叶益迭. 传感技术学报. 2014(11)
[4]城市感知网络中智慧居民的隐私保护方法研究[J]. 许捷,党岚君. 信息通信. 2014(10)
[5]差分进化算法研究进展[J]. 汪慎文,丁立新,张文生,郭肇禄,谢承旺. 武汉大学学报(理学版). 2014(04)
[6]无线传感器网络节能分析[J]. 谢丽,杨勇. 农业网络信息. 2013(03)
[7]具有人工蜂群搜索策略的差分进化算法[J]. 黄玲玲,刘三阳,高卫峰. 控制与决策. 2012(11)
[8]基于定位信息的下一代全IP无线传感器网络研究[J]. 王晓喃,钱焕延. 电子科技大学学报. 2012(05)
[9]一种基于Dijkstra最短路径算法的改进算法[J]. 王智广,王兴会,李妍. 内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版). 2012(02)
[10]物联网应用层关键技术研究[J]. 乔亲旺. 电信科学. 2011(S1)
硕士论文
[1]无线传感器网络最小中继节点布置问题研究[D]. 林达广.深圳大学 2015
[2]基于公共交通的城市感知网络中数据收集技术研究[D]. 孙聪.北京邮电大学 2015
[3]能量均衡的无线传感网络分簇路由研究[D]. 孔凡凤.长沙理工大学 2012
[4]LDO低压差线性稳压器核心电路的设计[D]. 梁建.西南交通大学 2011
[5]基于微粒群算法和能量管理的无线传感器网络的节点调度[D]. 蒋晓鸣.电子科技大学 2008
[6]无线传感器网络节点设计和关键技术研究[D]. 萧奋洛.华中科技大学 2007
本文编号：3580537
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