随着物联网时代到来，无线传感网络开始得到广泛的应用。设计隧道环境无线自组网温度采集系统的目的是能够检测矿山隧道环境中的温度，在发生危险时系统发出警报，为矿山中工作人员的生命安全提供有力的保障。本系统采用美国TI公司低功耗、高性能的嵌入式芯片，能够在采用普通电池供电的情况下，在恶劣的环境中长期稳定运行。该系统应用于矿山隧道温度采集，温度传感器感知温度信息，通过无线自组网将采集到的温度信息远程无线传送到控制中心，控制中心接收数据保存并分析，随时随地掌握采集点温度的变化情况，为温度控制系统提供环境温度信息。
本系统使用IAR Embedded Workbench 集成环境进行下位机软件的开发，Visual C++完成上位机软件的设计，利用SmartRF Studio、TAG仿真器、MspFet BSL下载器、Protel、串口调试助手等软硬件工具协助完成系统开发调试。
本系统采用自行设计的无线自组网协议，使传感器节点具有自组织能力，能够自主形成多跳无线传输网络，节点兼具路由器和终端节点的功能。系统中传感器节点采用TI公司的MSP430F149型混合信号处理器，利用CC1101超低功耗无线模块自动轮询唤醒功能，实现了系统低功耗的特性。系统操作简便，成本低廉，适合在矿山等恶劣的环境中应用。
关键词：嵌入式系统；低功耗；温度采集；无线传感网；无线自组网
目 录
引言 1
第一章 概述 2
1.1 项目背景 2
1.2 系统开发意义 2
1.3 系统开发环境 2
1.4 系统主要功能 3
第二章 系统开发概述 4
2.1 无线传感网概述 4
2.2 Windows系统编程概述 4
2.3 硬件概述 5
2.3.1 MSP430F149型单片机概述 5
2.3.2 DS18B20温度传感器概述 8
2.3.3 无线传输模块CC1101概述 10
2.3.4 液晶显示器LCD1602概述 13
第三章 系统分析与设计 17
3.1 系统需求分析 17
3.2 硬件设计 17
3.2.1 节点信息处理 17
3.2.2 温度信息采集 21
3.2.3 信息无线传输 23
3.2.4 温度信息显示 27
3.2.5 警报触发模块 28
3.3 软件设计 28
3.3.1 下位机软件设计 28
3.3.2 上位机软件设计 33
第四章 系统实现 35
4.1 嵌入式系统实现 35
4.1.1 下位机软件实现 35
4.1.2 上位机软件实现 36
结论 37
参考文献 38
附录 40
谢 辞 42
本温度采集系统主要针对矿山隧道环境，综合考虑各方面因素，并根据前期对工业现场环境的调研，对系统需要实现的功能进行了明确的定义。其主要功能如下：
温度采集模块：系统在隧道环境中利用带有传感器的节点对环境中的温度进行采集。
标签模块：即为各个传感器节点，主要用于温度信息的收集。标签节点主要负责温度采集，采用特定的数据包格式将采集到的温度数据发送给阅读器；此外，标签节点需要广播自己的地址，转发其他标签的数据包，与其他标签通信，建立路由表，完成与网内通信，数据传输。
无线传输模块：CC1101无线传输模块将标签中特定格式的数据包发送出去，并接收由其他无线传输模块发来的数据包。
阅读器模块：即中心控制节点。阅读器接收到标签发来采集到的温度数据，然后通过串口发送给PC机。
上位机监控软件：PC机接收来自阅读器的数据进行处理，以文字和图形的方式显示在屏幕上，并在隧道环境温度出现异常时发出警告。
