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基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计

作者：陈玉兰 Publish: 2007-3-2 Hits:-

【中文题名】

基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计

【英文题名】

The Implementation of Wireless Sensor Network Node Based on CC2420

【学科专业】

信号与信息处理

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-3-2

【中关键词】

无线传感器网络,硬件节点,CC2420,ATmega128,,

【英关键词】

The wireless sensor network,Implementation,CC2420,ATmega128,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>传感器的应用

【论文摘要】

本论文的主要内容是制作传感器硬件节点,并实现两个节点间的通信。本文中选择的射频芯片CC2420,是挪威Chipcon公司推出的一款符合IEEE 802.15.4标准的收发芯片,只需很少的外围元件就可以与单片机构成一个无线通信系统;微处理器是ATMEL公司生产的RISC结构的8位单片机ATmega128。文中详细介绍了这两个主要芯片的选型、性能和特点,并对关键部分的硬件接口作了详细阐述。在设计过程中,我们充分考虑到硬件节点功耗低、成本低、体积小等要求,在选择芯片所需的外围电路元件时,为减小节点体积,这些元件的外部封装都选用表面贴装元件。利用Protel 99 SE电路板设计软件,首先绘制电路原理图,完成原理图后生成网络表,接下来进入实际布线过程,生成印制电路板。在PCB的设计过程中,充分考虑了高频电路的设计原则,使用了四层布线结构和大面积铺地来抑制高频模拟信号的噪声。经仿真调试,硬件节点可以接收光敏传感器电路中的光源信号,同时将采集到的数据发送到终端节点,实现两个硬件节点间的通信。通用串行接口能与RS-232标准串行接口结合,实现与个人计算机之间的通信;在PC机上通过程序显示采集数...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-9
第一章绪论	9-13
1.1 无线传感网络简介	9-11
1.1.1 传感器网络的体系结构	10
1.1.2 传感器网络的研究现状	10-11
1.1.3 传感器网络的关键技术	11
1.2 本文研究的内容和方法	11-13
1.2.1 研究内容	11-12
1.2.2 达成目标和成果	12
1.2.3 课题研究中遇到的问题及解决的措施	12-13
第二章传感器网络协议IEEE802.15.4/ZigBee	13-19
2.1 IEEE 802.15.4/ZigBee 协议架构	13-15
2.2 IEEE 802.15.4/ZigBee 帧结构	15-16
2.3 安全性	16-17
2.4 IEEE 802.15.4/ZigBee 主要技术特点	17-18
2.5 基于IEEE 802.15.4 标准传感器节点的实现	18-19
第三章主要芯片	19-31
3.1 无线通信芯片CC2420	19-25
3.1.1 芯片主要性能特点	19-20
3.1.2 芯片内部结构	20-21
3.1.3 典型应用电路	21-23
3.1.4 配置IEEE 802.15.4 工作模式	23
3.1.5 CC2420 结构配置综述	23-24
3.1.6 开发工具及网络组织	24-25
3.2 AVR 单片机ATmega128	25-31
3.2.1 AVR 单片机简介	25-26
3.2.2 ATmega128 单片机	26-31
第四章电路硬件架构	31-43
4.1 硬件电路图及印制电路板	31-32
4.1.1 硬件电路设计	31
4.1.2 Protel 99 SE 及印制电路板	31-32
4.2 元件选择	32-34
4.2.1 硬件电路设计中元件的选择	32-33
4.2.2 印制电路板设计	33-34
4.2.3 天线选择	34
4.3 CC2420 与ATmega128 的ISP 接口	34-38
4.3.1 CC2420 与ATmega128 的硬件接口	34-37
4.3.2 寄存器控制软件接口设计	37-38
4.4 ATmega128 与PC 的USART 接口	38-43
4.4.1 USART 概述	38
4.4.2 USART 方框图	38-42
4.4.3 单片机通过串口与PC 的连接	42-43
第五章数据采集测试和程序设计	43-52
5.1 硬件节点实物	43-46
5.1.1 硬件节点实物图	43-44
5.1.2 PCB 各层布置图	44-46
5.2 数据采集测试	46-50
5.2.1 光敏传感电路	46
5.2.2 ATmega128 内部的模数转换器	46-47
5.2.3 数据采集及传输	47-48
5.2.4 采集数据结果显示	48-50
5.3 硬件电路程序设计流程图	50-52
5.3.1 主程序流程图	50
5.3.2 CC2420 初始化程序流程图	50-51
5.3.3 发送程序流程图	51
5.3.4 接收程序流程图	51-52
第六章结论	52-53
参考文献	53-55
致谢	55-56
作者简介	56-57
附录1：硬件电路图	57-58
附录2：硬件电路材料表	58-59

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.381949



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