基于nRF24L01的无线传感局域网络的研究与设计

无线传感器网络技术在环境监测、工业数据采集和军事等大规模领域具有广泛应用,随着自动控制、网络技术和芯片小型化的发展,小规模的无线传感器网络技术将会越来越多的走进人们的日常生活。作为传感器网络的一种小规模应用,智能家居引起了人们的广泛关注和研究,本文以智能家居为应用平台,设计了一种小规模的无线传感器网络,称之为无线传感局域网络,该网络具有良好的稳定性、可靠性和实时性,可实现数据采集、远程控制以及安全防护等智能家居的基本功能。 无线传感局域网络的设计主要包括无线传感器节点的硬件设计和路由协议的软件设计两部分。其中无线传感器节点的设计采用了2.4Ghz的无线通信芯片nRF24L01和功能扩展的微控制器C8051F930,具有较高的集成度和良好的通信性能;路由协议的设计采用了层次结构的路由,分别吸取了LEACH算法分簇的思想和PEGASIS算法数据传输链的思想,并对其进行融合和改进,提出了一种应用于智能家居的链簇路由协议,该协议能够满足智能家居对于数据传输的可靠性和实时性要求。 论文首先概述了物联网和无线传感器网络,介绍了无线传感器网络的研究现状和本文的研究内容,对无线传感局域网络的两种关键技术做了详细的分析,并在此基础上提出了总体设计方案;其次,论文详细阐述了基于nRF24L01芯片的无线传感器节点的设计,对两种经典的分层路由协议进行了深入分析,在此基础上将两者进行融合和改进,提出了一种适用于智能家居的链簇路由协议,并通过软件仿真验证了该路由协议的可行性;最后,利用所设计的传感器节点分别进行点对点和组网测试,测试结果表明该网络在数据传输的可靠性和实时性方面表现良好,实现了预期目标。