如何使用ANT传感器网络实现温度监测系统的设计和实现

随着传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术的飞速发展，无线传感器网络技术日趋成熟，其在农业自动化、生态监测和智能家居等领域的应用越来越广泛。基于无线传感器网络的温度监测技术，弥补了传统监测技术测量精度低、实时性差、部署工作量大和成本高等不足，成为工程应用领域一个备受关注的课题。r r t r r t本文研究了无线传感器网络的通信协议分析比较了目前广泛使用的ZigBee 、 ANT等通信协议的优缺点，并根据温室及智能楼宇等应用环境的温度变化规律和空间特征，设计了基于ANT无线传感器网络的温度监测系统的网络拓扑、节点电路图和节点软件流程图并最终实现了整个系统平台。经测试验证本系统符合最初的设计目标：超低功耗、实时性和低成本。本文所做的主要工作如下：r r t r r t1 、针对无线传感器网络ZigBee协议开发难度大、开发周期长、成本高等缺点充分利用ANT协议易开发、低成本、超低功耗等优势并结合温度监测的实际应用环境，设计了基于ANT无线传感器网络的温度监测系统。本系统由三种节点组成：传感器节点、中继节点和汇聚节点。传感器节点负责采集并发送温度数据，中继节点负责接收温度数据并将其传输至汇聚节点，汇聚节点接收所有节点采集的温度数据并发送至用户客户端。节点主要由温度传感器、微处理器和ANT引擎三大部分构成。r r t r r t2 、分析比较市场上广泛使用的温度传感器、微处理器和ANT芯片型号，设计了以DS18B20为温度传感器、 MSP430单片机为微处理器、 nRF24AP2为ANT引擎的超低功耗节点。 DS18B20与其他温度传感器相比，具有适当的测温范围和精度，极简单的接口；MSP430单片机与51等其他型号单片机相比，功耗更低，开发更简单，更适合用于以电池作为电源的系统； nRF24AP2是开发者普遍使用、在我国市场上易于购买的ANT芯片。r r t r r t3 、基于分层思想设计了传感器节点、中继节点和汇聚节点的软件。三种节点的软件设计分三层实现，分别是应用层、接口层和驱动层。应用层主要实现节点的初始化和消息处理；接口层主要实现消息的构建和解码；驱动层主要实现位、字节的读写。遵循软件测试的基本原则，对系统进行了单元测试、集成测试和性能测试，验证了系统的功能和性能。