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随着物联网、电子通信以及自动化控制等行业的迅猛发展,无线传感网络逐渐成为通信领域的一个重要研究方向,被广泛应用于军事侦查、环境质量监测以及智能家居等领域。传感网中的无线通信是其关键问题之一,论文设计一种点对点的双向通信模式,并在温度监控应用实例中做了验证。论文研究工作和结果如下:构建无线传感节点的硬件平台并设计双向通信模式。通过对常用的短距离无线通信技术进行性能分析,考虑通信距离和数据传输率等因素,选用NRF24L01射频模块作为无线传感节点的收发器。通过选定的无线收发器及ARM微处理器搭建了无线传感节点的硬件平台,主要包括串口传输单元、模数转换单元以及能量供应单元。串口传输单元采用CH340G芯片,实现了节点数据到计算机的上传。模数转换单元采用直接存储器存取的工作方式,实现将采集到的数据直接存放到寄存器中,不需要CPU额外进行处理,提高了微处理器的工作效率。能量供应单元设计为开关电源和Mini USB两种供电模式,故节点可适应多种供电设备。无线传感节点双向通信模式的设计首先要配置NRF24L01的相关寄存器,之后完成发射函数和接收函数的设计,最后设置节点各个时间段的工作方式,完成发射模式和接收模式的合理转换,从而实现双向数据流的传输。通过示波器观察,所测IRQ波形和双向通信IRQ波形保持一致,并且具有周期性的特点,表明双向通信成功建立并且稳定运行。所设计的节点在弯曲的走廊中通信距离为52 m,在晴朗空旷的环境中通信距离为310 m,实现了较远距离的无线通信。将设计完成的双向通信模式应用到温度监控中。采用PT100温度传感器,将其一端嵌入铜铸加热器中,另一端通过电桥电路和信号放大电路接入微处理器。所设计的温度采集节点具有控制功能,可以控制样品加热器的工作状态。测试结果表明样品加热器可以达到预设定的100℃,同时温度采集节点可以将加热器的实时温度返回至温度控制节点。除此之外,计算机可以实现对节点数据的监测,包括串口监测和MATLAB动态曲线监测两种方式。以上实例表明无线传感网点对点双向通信设计成功。