单片机技术在传感器网络设计中的应用

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  摘要:单片机技术对传感器网络系统中的定位精度设计起到了重要作用,为提高定位精度,要明确网络设计中的关键指标,及时构建网络系统,掌握软件设计的基本方法和技术。为了满足系统为微型传感器节点供电的需求,及时启动了低压装置,同时使用微弱能源来采集电路,积累了能量。本文首先介绍传感器网络设计,然后分析单片机技术在传感器网络设计中的应用,以此来指导传感器网络设计工作。
  关键词:单片机技术;传感器网络设计;应用
  前言
  在现代传感器网络设计中充分利用了单片机技术,通过借助无源无线传感器来进行网络设计,同时对环境温度、空气湿度、光强等多个因素作出科学严格的掌控。强化传感器网络系统设计,积极掌握传感器的数量多、分布广、运行环境复杂等特点,提高环境监测能力,定期进行传感器安全性能监测。实时收集相关的能量信息,定期更换电池,积极促进了传感器网络自供电,在网络设计环节,加强对单片机技术的运用,采用单片机技术来提升传感器网络系统的稳定性,促进了数字信息的快速转换,大大提升测量精度。
  1.传感器网络设计的相关介绍
  传感器网络系统主要由能量采集及存储模块、温度发电片、电源转换电路、无线节点模块等部分组成。温度发电片主要功能是降低系统热端和冷端温差,提升发电材料的品质,根据两端温度来确定发电材料的品质因数,不同的材料决定了工作温度的不同,在实际工作中将温差发电片相应的电压稳定在5v,两个不同容值的电容构成了蓄能模块。传感器系统为日常工作提供了可靠的电能保障,充分借助无线数据来收集相关信息,在借助无线传感系统的基礎上,系统运行过程安全[1]。
  2.单片机技术在传感器网络设计中的应用
  2.1单片机技术的运用优势
  提升了传感器运行的稳定性,通过使用集成电路技术,系统信息传输过程更为可靠、安全,快速完成了数据处理,由此形成了一个功能强大的计算机系统。单片机技术在稳定传感器的环节,其作用主要体现在集成电路、显示驱动器、脉宽调制电路、模拟多路转化器等方面,增强了系统的测量精度,稳定了传感器,同时对传感器网络管理能力作出评价[2]。提升数字信号的抗干扰能力,应用单片机技术的基础上,传感器系统对数字信号具有很强的抗干扰能力,由于传感器自身的原因,抗干扰能力在传感器网络设计环节得到了有效增强,为强化系统运行的安全性,还需要对数字信号的抗干扰性进行再次研究。
  2.2节点系统结构规划
  无线接收模块、电源系统等组成了无线定位系统,在此环节还将单片机技术得到了合理利用。掌握传感器网络系统的工作原理,采用现代化手段在系统模块之间构建一个微型数据通信系统,便于将系统内数据信息及时传送到总部控制中心,快速完成了网络系统设计。借助广播通信来实现点对点通信,将硬件系统功能得到很好体现,利用单片机技术将传感器内数据信息第一时间传送给下位机,这样一来,便于进行系统内部信息的统一管控,最后借助串口调试助手将通信情况得到了实时显示。为进行数据快速处理和传送,使用了单片机技术来进行系统设计,借助丰富的网络资源来连接各个接口,快速处理多路数据,进一步强化了系统功能,由此形成了控制系统的核心[3]。下图所示为单片机技术运用在传感器网络设计规划中。
  2.3节点程序设计
  在传感器网络设计过程中,网络模块、通信设计等起到了很重要的作用,强化通信设计,根据实际情况来设计应用程序代码,通过串口来连接通信系统和网络模块,这样做更好的符合了网络接口协议的基本需求。初步校验传输数据,从而进一步明确了数据传输过程的可靠性和安全性。掌握网络模块数据定义格式:消息头、消息类型、负载长度、网络节点地址,采用单片机技术,同时借助无线接收模块来进行传感器网络设计,有效运用了初始化函数,积极分析设备初始化,积极传送接收到的数字信息,在利用单片机技术的基础上,数据接收、信息处理、软件信息发送等流程更为规范化。比如首先对各个模块进行初始化,立即开启网络节点系统,将系统主要分为无线接收模块和系统总控制部分,及时开启系统内数据,然后进行数据处理并发送。
  2.4节点软件设计
  在传感器网络系统软件设计的环节,及时借助操作系统、用户应用任务、设备对象等调度信息来辅助网络设计,保证系统软件设计基于优先级,将系统协议从上而下依次分为应用层、网络层、媒体采访层、控制层、物理层等多个层次,在配置设备、系统维护等过程中快速的进行设备信息传输,但是在此环节需要充分了解无线通道的时间和方法,进一步确保了数据链的可靠性。应用层将数据从一个层面传输到另一个层面,保证了系统内部信息的快速发送和接收,这个过程也是一个层次解析的过程,展现了系统运行以及传递流程。软件设计关系到传感器网络系统运行是否可靠,所以从某种程度上说,当节点被接入网络的环节,需要及时对预设轨道上的信道进行扫描并存储,将可以找到的所有父节点的资料及时记录下来,同时将其保存到相应的工作信息表中,在这些节点中选择一个深度最小的,将其作为连接网络的主要信息,便于将父节点中的请求信息及时接入网络,避免信息传输失败,否则需要重新查找相邻表,再次发送系统请求信息,直到入网成功为止[4]。比如节点加入网络流程图的规范化流程如下所述:节点上电激活-信道扫描选择父节点并加入网络-存入相邻表-网络地址错误-发送系统请求信息-请求通过-获得网络地址-入网成功,在此环节,一旦入网失败,则需要重新给父节点发送请求信息,同时分配原来的网络地址。下图为传感器网络系统设计要点。
  2.5网络设计测试研究
  为提升系统运行的可靠性和安全性,及时验证了系统节点功能,积极对系统内部的定位节点进行相应测试,提高了数据信息的安全性。比如将参考节点分别放置在网络系统走廊两端的合适位置,保证测试点在两端之间匀速走动,快速进行系统内部数据收发,利用数据频率来定位信息数据,分别测试了节点功耗及其性能,实时跟踪定位信息,便于工作人员实时掌握信息距离变化相关结果,从而完成了系统测试。   2.6充分运用单片机技术的抗干扰能力
  在传感器网络设计中,充分利用单片机技术来进行系统设计并优化,大大提升了单片机技术的抗干扰性能。涂层材料在传感器表面得到了普遍运用,分布均匀,但是在其运行的过程中,会有大量电压输出,此时为确保网絡系统设计安全,要求传感器每转动一周就要进行一次修正工作,只有这样方可避免传感器运行数据出现误差,进一步提高了网络系统测量数据的精确性。网络系统设计中,充分利用单片机技术来进行随机性信号干扰排除,在较为复杂的环境中,不可避免的出现了数据测量误差,这种情况时有发生,因此需要根据实际情况来提高数据信息的抗干扰能力,有效提高输出信号的信噪比。网络系统设计中,充分利用单片机技术来进行系统设计,最大程度降低了随机性对传感器系统运行的干扰。
  在抗干扰管理环节,主要采用指令冗余法、软件陷阱法、定位监测等方法,一旦系统遇到干扰,利用指令码来进行信息识别并传递,及时发现了系统内部存在的错误信息,防止将错误信息当做指令码,保证了系统内部任务执行的科学性与有效性,保证传感器网络系统功能的有效体现。采用软件陷阱法来指导设计工作,快速捕捉系统内部及其外部信息,从而将这些信息及时归纳到特定区域内,便于对这些问题进行统一有效的分析并处理,借助软件定位监视器来防止信息干扰,避免系统内部信息被弹出,传感器网络系统不会出现死机的现象,及时针对实际问题进行有效反馈并处理,确保了传感器内部信息可以自动恢复,避免了系统信息泄露。
  3.结束语
  对环境温度、空气湿度、光强等多个因素作出科学严格的掌控,通过使用集成电路技术,系统信息传输过程更为可靠、安全,快速完成了数据处理。将单片机技术得到了合理利用,将系统内数据信息及时传送到总部控制中心,快速完成了网络系统设计,借助串口调试助手将通信情况得到了实时显示,进一步强化了系统功能,由此形成了控制系统的核心。充分运用单片机技术的抗干扰能力,为确保网络系统设计安全,要求传感器每转动一周就要进行一次修正工作,只有这样方可避免传感器运行数据出现误差,确保传感器内部信息自动恢复。
  参考文献:
  [1]李冰. 简述单片机技术在传感器网络设计中的应用[J]. 消费电子,2014(24):00231-00231.
  [2]刘宝兵. 探析单片机技术在传感器网络设计中的运用[J]. 企业文化旬刊,2016(7):27-27.
  [3]刘芳,陈向春,刘伟,等. 基于无源技术的无线传感器网络节点设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2014,14(8):17-19.
  [4]杜元生. 基于无线传感器网络的室内环境监测系统设计与实现[D]. 南京航空航天大学,2013.
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