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2.3 芯片介绍 7
2.3.1 MSP430 7
2.3.2 CC2520 8
2.4 数据采集单元设计 9
2.5 节点硬件平台组建 10
2.5.1 Altium Designer 6简介 10
2.5.2 射频模块电路 11
2.5.3 无线传感器网络节点总体电路 12
3 无线传感器网络下位机软件设计 13
3.1 ZigBee协议介绍及各层帧结构分析 13
3.1.1 ZigBee概述 13
3.1.2 网络层规范 15
3.1.3 应用层 16
3.1.4 物理层 16
3.1.5 媒体介质访问层（MAC） 17
3.2 无线节点软件编程方法 17
3.2.1 IAR 17
3.2.2 C语言基本特性 18
3.3 无线自组网的构建 19
3.3.1 无线传感网络的拓扑发现 19
3.3.2 CC2520无线通讯程序设计 19
3.3.3 DS18B20传感器程序设计 20
3.4 多路径干扰的排除 21
3.4.1 定向天线替换全向天线 21
3.4.1 对多路径路由机制和算法完善 22
3.4.3 提高天线发射功率 23
3.5 传输速率的调节 23
3.5.1 降低节点传输速率 23
3.5.2 提高节点传输速率 23
3.6 降低功耗 23
4 上位机可视化软件设计 25
4.1 LabVIEW 25
4.1.1 虚拟仪器开发环境概述 25
4.1.2 LabVIEW2011简介 25
4.2 上位机软件设计 26
4.2.1 VISA控件简介 26
4.2.2 VISA控件串口参数设置 26
4.2.3 LabVIEW中的数据处理 26
5 系统测试 28
5.1 基于MSP430F149的温度检测实验 28
5.1.1 串口调试助手数据包验证 28
5.1.2 LabVIEW温度监测系统实验 30
5.1.3 节点无线传输距离测量实验 34
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
附录 典型下位机程序 40
1 引言
1.1 研究背景及意义
随着社会的不断发展，工业污染事件不断发生，直接影响了人类的生活和社会的进步，对环境已经造成了严重的威胁，因此环境保护是一个摆在人类面前刻不容缓的课题。环境监测问题是环境保护的基础，环境监测是伴随着环境的严重污染而发展起来的，其目的是为环境保护提供一个科学的决策依据，目前环境监测所采用的主要方法有定点巡检和连续在线监测两种[1]。定点巡检使用的监测设备比较简单，其缺陷为：第一，只能获取监测区域某段时间内的数据值，不能获取实时数据值；第二，监测结果很容易受到人为因素的影响，如果监测区域内含有浓度比较高的有害物质，那么监测时会对监测人员的健康造成严重的损害，而且很难满足比较高的环境监测要求，图1.1就是监测人员检测环境参数现场。综述以上可以看出，怎样在特定监测区域廉价、高质量并且全面的获取环境参数数据[2]，实现数据的远程传输，已经成为了一个热点研究话题。