陈凌_基于Zigbee的混凝土施工信息无线监测系统.doc

毕 业 设 计 学生姓名 陈凌 学 号 170604046 院 (系) 物理与电子电气工程学院 专 业 电子信息工程 题 目 基于Zigbee的混凝土施工信息 无线监测系统 指导教师 孙红兵 副教授 2010 年 5 月 摘 要：大体积混凝土浇灌过程中，通过对混凝土内外温度和应力的监测与控制，可以有效减轻温度应力，预防大型建筑裂缝的产生。针对混凝土浇灌中传统的温度和应力监测方法的不足，提出一种新型的基于无线传感网络的分布式温度和应力监测系统。系统通过无线传感节点采集并初步处理混凝土的温度及应力参数，利用基站收集各区域无线传感节点的数据并送上位机作进一步的处理和决策，通过上位机的虚拟面板显示相关结果。详细分析了系统结构组成及工作原理，并进行了相关硬件与软件设计。利用该系统进行了现场施工测试，实验结果表明,该系统能够较好实现对混凝土施工过程中的温度、应力情况进行实时在线监测。 关 键 词：混凝土施工，Zigbee，裂缝， MSP430，CC2420 Abstract: On the process of Massive concreting, we can effectively reduce the temperature stress and prevent the cracks of large buildings through the monitoring and control of the temperature and stress inside the concrete. To dear against the weakness of temperature and stress monitoring method in traditional concrete, a new kind of distributed temperature and stress monitoring system based on wireless sensor networks had been suggested. This system can acquire and dispose the parameters of temperature and stress in concrete process through wireless sensor node, use the station to collect data from regional wireless sensor node and send to the machine for further treatment and decision and display related results through the PC virtual panel. It not only minutely analyzed the system’s structure and working principle, but also designed some related hardware and software. The experimental results show that to do the spot test of the construction with this system can achieve a better on-line monitoring on the temperature and stress in concrete construction process. Key word: Concrete construction,Zigbee,cracks,CC2420,MSP430 目 录 1 引言 5 2 系统设计方案 6 2.1 系统设计要求 6 2.2 采集系统方案 6 2.3 通信系统方案 7 2.4 主机软件方案 7 2.5 系统整体方案 8 3 系统硬件电路设计 9 3.1 温度测量模块 9 3.1.1 铂电阻温度传感器原理 9 3.1.2 电压放大电路 9 3.2 应力测量模块 10 3.2.1 光纤布拉格光栅原理 10 3.2.2 光纤布拉格光栅应用设计 12 3.2.3 解调系统的组成与实现 12 3.3 A/D转换模块 13 3.4 无线通信模块 14 3.4.1 Zigbee技术概述 14 3.4.2 无线收发芯片 15 3.4.3 网络的拓扑结构 17 3.5 控制模块设计 17 3.5.1 MSP430系列单片机 17 3.5.2 节点硬件设计 18 3.5.3 节点的PCB设计 19 4 系统软件设计