無線傳感網(wǎng)是集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理于一體的智能控制系統(tǒng),有著巨大的應用范圍和實用價值。IEEE1451標準提供了無線傳感器的接口標準,此標準使得傳感器配置簡單、通用性強、可靠性高,解決了各類現(xiàn)場總線的智能傳感器接口不統(tǒng)一的問題。本文在IEEE1451.5標準協(xié)議下搭建具有即插即用功能的無線智能傳感網(wǎng),目的是實現(xiàn)傳感節(jié)點的無線接入和智能化識別。本文在IEEE1451.5協(xié)議基礎上,分別搭建WTIM的模塊框架和NCAP的模塊框架。智能變送器(WTIM)采用STM32F103處理器為核心進行軟硬件開發(fā),配置TEDS表格,擴展外圍電路。同時采用基于ZigBee技術的無線單片機CC2530芯片,設計以稱重傳感器為核心的采集模塊,并將采集后的數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)骄W(wǎng)絡適配器中,實現(xiàn)了在整體框架下基于IEEE1451.5標準的無線傳感器接口模塊的設計,完成了數(shù)據(jù)采集、信號調(diào)理、模數(shù)轉換、數(shù)據(jù)存儲和無線傳輸?shù)墓δ堋Ｏ到y(tǒng)設計的網(wǎng)絡適配器(NCAP)模塊主要實現(xiàn)的功能有協(xié)調(diào)器的組網(wǎng)、接收和存儲數(shù)據(jù)的功能。同時針對傳感器的非線性化輸出搭建了校正引擎,結合三次樣條插值法、最小二乘法和神經(jīng)網(wǎng)絡算法分析校正引擎,采用了一種改進的神經(jīng)網(wǎng)絡算法作為系統(tǒng)校正模型,將實驗采集的數(shù)據(jù)進行分析對比,改進后的算法滿足系統(tǒng)的整體需求,實現(xiàn)了網(wǎng)絡傳感器的智能化。最后,將采集處理過的信號通過串口的方式輸入到計算機中,采用基于LabVIEW軟件的遠程面板技術,將實驗數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡中,經(jīng)實驗驗證,采集到的數(shù)據(jù)可以上傳到網(wǎng)絡中,實現(xiàn)了對傳感器的管理和監(jiān)控。
【學位單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP212.9;TN929.5
【部分圖文】：

２?ＩＥＥＥ１４５１標準和ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議的主要內(nèi)容??２．１?ＩＥＥＥ１４５１標準體系??制定ＩＥＥＥ１４５１標準的目標是定義一套通用的通信接口，使變送器同微處理??器、儀器系統(tǒng)或網(wǎng)絡相連接［１９］。ＩＥＥＥ１４５１標準既允許不同的廠家生產(chǎn)的傳感器??支持多種網(wǎng)絡，還讓用戶根據(jù)自己的需求選擇類型不同的傳感器和網(wǎng)絡（有線??或者無線），同時支持即插即用，最終目標是實現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品的互換性和互??操作性。??目前，ＩＥＥＥ１４５１標準集合包含了?８個標準，從ＩＥＥＥ１４５１．０－ＩＥＥＥ１４５１．７。??ＩＥＥＥ１４５１標準由８個不同的子標準組成，但在通信協(xié)議和ＴＥＤＳ格式＿的配置??上有不兼容問題。ＩＥＥＥ１４５１．０標準定義了通用的協(xié)議模式和接口標準，加強了??子協(xié)議之間的相互操作性，方便有線和無線網(wǎng)絡進行相互通信。??＾＾??

同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只可以在相鄰層里流動。ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議也是在ＯＳＩ參考模型??［３４］的基礎上，結合無線網(wǎng)絡的特點，采用分層的思想來實現(xiàn)的。ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議棧??模型如圖２．３所示。??應用層ＡＰＬ?＇＇??１麵呈?ＺＤ〇??序對象?ＺＤ（Ｄ?＼??：：：：：：：二：：：＝＝—．???丨?ＺｉｇＢｅｅ協(xié)??｜議定義＼??＾?應用程序支持層（ＡＰＳ）丨?丨?＼??１?一．．．．．．．＝二二—＝＝ＬＪ?／?＼??沒?ｔ?ｉ?１?／?ＺｉｇＢｅｅ無??＾?＜＝＝ｑ?網(wǎng)絡層（ｎｗｋ）?／?線網(wǎng)絡??介質(zhì)訪問層（ＭＡＣ）?、?／??ｉ?＇?ＩＥＥＥ８０２．１５．／??＂Ｔ－！?１?”規(guī)范定義ｚ??物理層（ＰＨＹ）??圖２．３?ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議棧模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＺｉｇＢｅｅ?ｐｒｏｔｏｃｏｌ??從圖中可以看出，ＩＥＥＥ８０２．１５．４僅僅定義了?ＰＨＹ層和ＭＡＣ層的數(shù)據(jù)傳輸??規(guī)范，而ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議定義了網(wǎng)絡層、應用程序支持子層和應用層的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)??范，這兩部分組合在一起就是ＺｉｇＢｅｅ無線網(wǎng)絡。下面將分層次介紹每個層的作??用。??物理層定義了物理無線通道和介質(zhì)訪問層之間的接口，提供給物理層信息??服務和物理層中的管理服務［３５］。物理層數(shù)據(jù)服務是從無線物理通道上接收和發(fā)??送數(shù)據(jù)，另一個是維護數(shù)據(jù)庫的資料。??ＰＨＹ層主要是在硬件中的驅動程序上，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸和物理信道??的管理。??ＭＡＣ層使用物理層提供的服務實現(xiàn)每個傳感器間數(shù)據(jù)幀的傳輸從根本??上來講

線傳輸簡化編程。芯片的內(nèi)部有著高度集成的內(nèi)存［３７］、射頻收發(fā)器和振蕩器，??簡化了外圍電路的設計又可以在公共頻段中持續(xù)工作�；冢桑牛牛牛保矗担保禈藴实�??網(wǎng)絡傳感器系統(tǒng)模型如圖３．１所示：??ＷＴＩＭ?ＮＣＡＰ??傳感器十二ＡＤＣ…］?ＷＩＦＩ?網(wǎng)??Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ???絡??執(zhí)行器ＤＡＣ—Ｌ?Ｚ，ｇＢｅｅ?［—￣校正引擎￣１網(wǎng)????Ｃ?二￥?絡?＜＝＾＞??［變送器；ＤＩ／Ｏ?—?無線傳輸??接??????｜＾應用處理￣｜?口??｜變送器…??ＴＥＤＳ」??＼／??圖３．１?ＩＥＥＥ１４５１．５標準典型結構模型??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ｏｆ?ＩＥＥＥ?１４５１．５??１４??
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本文編號：2852854