基于无线传感器网络的应急系统

摘?? 要 随着我国现代化建设的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对安全的需求日趋增加，对突发事件的应急处理提出了更高要求，特别是应急事件中的火灾处理。ZigBee 是部署无线传感器网络的一项新技术。它是基于 IEEE802.15.4 技术标准和ZigBee 网络协议而设计的无线数据传输技术，具有传输成本低，功耗低的特点，每个节点需要较少的能量，在只有电池供电的条件下，也能够维持很长时间。ZigBee 技术和传感器技术结合，能够组建 ZigBee 无线传感器网络，实现一点对多点、两点间的通信，主要应用于温湿度监控、工业监控、楼宇自动化、环境数据检测、现代农业监控等多个领域 。 本文将 ZigBee 技术应用到应急监测的温度数据采集系统中，主要完成了节点的硬件设计和软件编程工作。节点采用模块化的设计思想，主要包括微处理器模块、无线射频模块、数据采集模块和电源模块。 本文采用 MSP430F1611 作为终端节点和协调器的主控芯片，CC2420作为无线收发芯片，主控芯片和 CC2420 通过 SPI 总线进行数据通信和命令发送。温度传感器采用高精度的数字式温度传感器 DS18B20。软件程序主要是在 Z-Stack 协议栈的基础上进行的程序设计，包括数据采集程序、组网程序、无线通信程序和串口通信程序。 关键词：火灾应急，ZigBee 协议栈，MSP430，CC2420，DS18B20 目录摘要??? IAbstract??? II第1章??? 绪论??? 11.1??? 选题背景及研究意义??? 11.2??? 研究内容及方法??? 11.3??? 本文组织结构??? 2第2章??? 无线传感器网络简介??? 32.1??? 无线传感器网络概述??? 32.2??? 无线传感器网络组成结构??? 32.3??? 无线传感器网络拓扑结构??? 42.4??? 传感器网络的特征??? 52.5??? 传感器网络的应用??? 5第3章??? Zigbee技术概述??? 83.1??? Zigbee技术简介及特点??? 83.2??? Zigbee技术的国内外研究现状??? 83.3??? Zigbee技术的应用前景??? 93.4??? Zigbee网络体系结构简介??? 103.5??? Zigbee网络拓扑结构??? 113.6??? 本章小结??? 12第4章??? 节点的硬件电路设计??? 134.1??? 设计原则??? 134.2??? 系统的总体设计??? 134.3??? 微处理器单元??? 154.4??? 温度传感器DS18B20??? 164.5??? 无线射频模块CC2420??? 194.5.1??? CC2420射频芯片介绍??? 194.5.2??? CC2420的内部结构??? 204.5.3??? CC2420内部存储器的读写??? 214.5.4??? CC2420与主控芯片的连接??? 224.6??? 电源管理模块??? 244.7??? 串口通信模块??? 254.8??? 本章小结??? 26第5章??? 节点软件设计??? 275.1??? IAR开发环境的介绍??? 275.2??? Zigbee协议栈组网??? 285.3??? CC2420 的通信程序设计??? 305.3.1??? CC2420数据帧格式??? 305.3.2??? CC2420的驱动程序设计??? 305.4??? 应用层开发??? 325.4.1??? 终端节点的软件设计??? 325.4.2??? 协调器的软件设计??? 335.5??? 温度传感器 DS18B20 的程序编写??? 345.6??? 本章小结??? 36第6章??? 结论??? 37致谢??? 38参考文献??? 39附录 实验代码??? 40?? 本文组织结构 本文第一章绪论。介绍了选题的背景和研究意义。 第二章无线传感器网络简介。介绍无线传感器网络的背景、技术、应用及发展现状，重点了解无线传感器网络的组成和拓扑结构，以及传感器网络的应用。 第三章Zigebee技术。给出了Zigebee技术的特点、国内外研究现状以及应用前景，并详细介绍了Zigebee网络的体系结构和拓扑结构。 第四章节点的硬件电路设计。给出了节点的硬件电路的设计原则，设计了温度传感器电路和光电型烟雾探测传感器，并对电路芯片进行了介绍。 第五章为软件设计。