BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY \BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂYBÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướngdẫn Ngô Văn Tuấn đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong những năm học qua và đãdành rất nhiều thời gian quí báu để giúp em hoàn thành bài báo cáo tốt nghiệpnày.Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các Thầy cô giáo của Trường CaoĐẳng Công Nghệ Bắc Hà đã giảng dạy chúng em trong suốt quãng thời gian qua,cung cấp cho chúng em những kiến thức chuyên môn cần thiết và quý báu giúpchúng em hiểu rõ hơn các lĩnh vực đã nghiên cứu để hoàn thành đề tài đượcgiao Xin cảm ơn các bạn bè và gia đình đã động viên cổ vũ, đóng góp ý kiến, traođổi, động viên trong suốt quá trình học cũng như làm tốt nghiệp, giúp em hoànthành đề tài đúng thời hạn.Và qua đây em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ban lãnhđạo, các anh chị nhân viên trong công ty đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiệttình, cho em hoàn thành báo cáo thực tập với chuyên đề :”ứng dụng mạng cảm nhậnkhông dây” đúng thời hạn

Bắc Ninh, ngày 1 tháng 5 năm 2013

Sinh viên thực hiệnNguyễn Anh Phương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT……… 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……….4

LỜI MỎ ĐẦU……… 5

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT 6

1.1 GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 6

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 7

1.3 YÊU CẦU CỦA WSN 7

1.4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA WSN 9

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MẠNG CẢM KHÔNG DÂY TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 11

1.6 KIẾN TRÚC 13

1.6.1 KIẾN TRÚC MẠNG 13

CHƯƠNG 2:MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY TRÊN THẾ GIỚI 19

2.1 CẤU TRÚC CỦA MẠNG WSN 19

2.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG MẠNG KHÔNG DÂY Ở NƯỚC NGOÀI .19

CHƯƠNG 3:NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY CÓ THỂ ỨNG DỤNG Ở NƯỚC TA 25

3.1 TRONG NÔNG NGHIỆP 26

3.2 TRONG VIỆC DỰ BÁO CHÁY RỪNG 27

3.3 TRONG VIỆC CẢNH BÁO LŨ 27

3.4 TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 28

CHƯƠNG 4:THỰC NGHIỆM CỦA MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 29

4.1 BÀI TOÁN 29

4.2 MÔ HÌNH CỦA MẠNG CẢM NHẬN 29

4.3 MỤC ĐÍCH CỦA BÀI TOÁN GỐC 30

4.4 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 30

KẾT LUẬN 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

NHẬN XÉT CỦA CƠ SỞ THỰC TẬP 36

NHẬN XÉT VÀ CHO ĐIỂM CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 37

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tiếng anh Tiếng việt

WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm nhận không dâyWINS Wireless Intergate Network Sensor Mạng tích hợp cảm biến không

dâyIETF Intenet Engineering Task Force

LCA linked cluster architecture Mạng dạng bó

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TrangHình 1.1: một mô hình của mạng cảm nhận không dây 6Hình 1.2: Kiến trúc mạng dạng tuyến tính 11Hình 1.3: Kiến trúc mạng dạng hình cây 12Hình 1.4: Kiến trúc mạng dạng kết hợp 13

Hình 1.5: cấu tạo của một nút mạng dùng CC1010 16 Hình 1.6: cấu tạo của một bảng mạch để kết nối giữa CC1010 với máy tính 17Hình 2.1: sự Minh họa (của) Mảng cảm biến thông minh 17Hinh 2.3: những bước xử lý dự án phục hình võng mạc 19Hình 3.1 : Ứng dụng của mạng cảm nhận không dây sử dụng trong nông

Hình 3.4 Giao diện của chương trình sử lý trên máy tính 34

LỜI MỞ ĐẦU

Trên thế giới, mạng không dây phát triển mạnh và được chuẩn hoá thành cácloại khác nhau Về bản chất chúng đều là mạng truyền thông không dây, nhưng cấuhình, quy mô, mục đích sử dụng khác nhau nên chúng có những điểm giống nhau vànhững điểm khác nhau Trong số các mạng không dây, mạng cảm nhận không dây

ra đời trên cơ sở ứng dụng những thành tựu cao của công nghệ chế tạo linh kiệnđiện tử và sự chín muồi trong việc hiểu biết và làm chủ kiến thức phần mềm hệ điềuhành mạng Mỗi nút mạng trong mạng cảm nhận không dây được xem như nhữnghạt bụi (motes) vì kích thước của chúng rất bé, tiêu thụ năng lượng rất ít nhưngchính chúng có thể đảm đương chức năng nút mạng, và hơn thế, chúng còn có chứcnăng đo các thông số môi trường (chức năng cảm nhận) nơi chúng có mặt

Với các nhận thức trên và mong muốn được tìm hiểu, thử nghiệm ứng dụngcông nghệ mạng không dây em đã chọn đề tài “Xây dựng ứng dụng của mạng cảmnhận không dây”

Đề tài gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây

Chương 2: Những ứng dụng của mạng cảm nhận không dây trên thế giới Chương 3: Những ứng dụng của mạng cảm nhận không dây có thể ứng dụng ở nước ta.

Chương 4: Thực nghiệm của mạng cảm nhận không dây

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT

1.1.Giới thiệu vài nét về đơn vị thực tập

Công Ty TNHH Dịch Vụ Tin Học Thùy Linh

Tên chính thức : Công Ty TNHH Dịch Vụ Tin Học Thùy Linh

Tên giao dịch : THUYLINH ISC.CO.,LTD

Chiến lược phát triển và định hướng của công ty

Giữ vững và ngày càng tăng tốc độ phát triển mọi thành quả mà Công ty đã đạtđược như các chỉ tiêu: Doanh số, thị phần, nhân lực, số lượng cửa hàng bán lẻ Công Ty TNHH Dịch Vụ Tin Học Thùy Linh sau khi thành lập và phát triển đã cónhiều năm kinh nghiệm hoạt động trong lĩnh vực dịch vụ sau bán hàng cho các sảnphẩm công nghệ thông tin và viễn thông hiện nay công ty đang tiếp tục đẩy mạnhcác loại hình dịch vụ hỗ trợ chuyên nghiệp và nâng cấp và mở rộng hệ thống bán lẻtại công ty.Thùy Linh luôn chiếm được sự tin tưởng của các khách hàng bởi quanđiểm làm việc, chính sách bán hàng, bảo hành mà nhiều công ty khác không làmđược Công ty Thùy Linh có một đội ngũ nhân viên tốt được đào tạo chính quy sẵnsàng đáp ứng những yêu cầu dù là khắt khe nhất của Quý khách hàng Đến đây sẽmang lại những trải nghiệm thú vị của quý khách hàng khi đến thăm và mua hàngtại công ty

1.2 Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây

1.2.1 Định nghĩa về mạng cảm nhận không dây

Mạng cảm nhận không dây (Wireless Sensor Network - WSN) là một mạngkhông dây mà các nút của nó sử dụng các vi điều khiển, cảm biến, Bộ truyền tínhiệu sóng Radio,… với kích thước rất nhỏ, tiêu thụ năng lượng ít, tự tổ chức, giáthành thấp dùng để đo các dữ liệu và truyền thông không dây giữa các nút trongmạng

Hình 1.1: một mô hình của mạng cảm nhận không dây

1.2 Yêu cầu của WSN

1.2.1 Khả năng tự cấu hình

- Ưu điểm mấu chốt của WSN đó là tính dễ triển khai, để triển khai thành công , thìkhi đưa ra sử dụng các nút mạng phải có chức năng tự cấu hình Các nút khi đượcđặt vào môi trường và có thể hoạt động ngay Một vài nút vì một số lí do khônghoạt động , để mạng tiếp tục hoạt động nó phải có khả năng tự cấu hình lại, Nghĩa

là phải phát hiện ra các nút bị hỏng hoặc định kỳ thực hiện cấu hình lại mạng

- Việc mạng phải thực hiện cấu hình có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như :càn phải thích ứng với sự thay đổi của môi trường, do khoảng cách giữa các nútmạng bị thay đổi… Chính vì vậy việc cấu hình lại là việc cần thiết để duy trì hoạtđộng của mạng

- Để khắc phục điều này thì giải pháp tốt nhất đó là dùng kiến trúc bó và khẳ năng

tự cấu hình của bó Kiến trúc bó là kiến trúc mà các nút mạng theo một tiêu chuẩnnào đó mà thành lập bó ( Vd các nút ở cạnh nhau có thể được tạo thành một bó,trong mỗi bó thì có một nút đầu bó để nhận dữ liệu gửi về từ các nút trong bó sau đócác nút đầu bó có thể gửi dữ liệu cho nhau để chuyền về máy tính…)

1.2.2 Vấn đề tiết kiệm năng lượng

Nguồn năng lượng của các nút mạng cảm nhận không dây thường là pin.Chính vì vậy mà nguồn năng lượng này là có hạn dẫn đến việc tiết kiệm năng lượng

là yêu cầu cần thiết Theo các nhà nghiên cứu thì mức điện tiêu thụ trung bình củamột nút mạng trong mạng cảm nhận không dây là trên dưới 50 MW

- Để đảm bảo các nút mạng có thể hoạt động được trong thời gian dài (hàng năm)thì việc cần thiết là phải sử dụng các phần cứng tiêu thụ hết it điện năng Ngoàinguồn điện năng là pin thì ta có thể dùng các nguồn năng lượng khác để có thể tiếtkiệm năng lượng như: Nguồn năng lượng có thể tự tạo ra từ môi trường hoạt độngcủa mạng ( VD: Dùng năng lượng mặt trời, năng lượng được tạo ra từ nhiệt …

- Việc sử dụng các phần mềm nhúng với các thuật toán nhằm tiết kiệm năng lượngcũng có thể là một giải pháp hữu hiệu đối với việc tiết kiệm năng lượng

1.2.3 Giá thành thấp

Do quy mô của mạng cảm nhận không dây la rất rộng do vậy chi phí cho mỗinút mạng cũng ảnh hưởng tới việc chiển khai mạng Tổng chi phí vật tư và chi phítriển khai ban đầu là hai yếu tố chủ chốt dẫn đến việc có thể chấp nhận các côngnghệ WSN Với mộ ngân sách cố định thì việc làm giảm giá thành trên mỗi nút sẽlàm cho khả mua thêm nhiều nút, triển khai một mạng thu thập với mật độ cao hơn,

và thu thập được nhiều dữ liệu hơn

1.2.4 An toàn bảo mật dữ liệu

Mạng cảm nhận không dây thường được dùng ở ngoài môi trường, phạm virộng, giao tiếp với nhau dưới dạng sóng ( sóng Radio, sóng vô tuyến ) chính vì vậy

mà việc khi dữ liệu gửi đi bị nhiễu là hoàn toán không thể tránh khỏi, hay việc bất

kỳ một người nào cũng có thể truy nhập vào để lấy thông tin của mạng, yêu cầu đặt

ra là phải đảm bảo an toàn và bảo mật

- Việc mã hóa thông tin để đảm bảo tính an toàn trong mạng, cần bảo đảm cho bất

kỳ người nhận được thông báo từ người gửi không bị sửa đổi thông tin bên trongbằng bất kỳ cách nào

- Các nút mạng trước khi truyền dữ liệu đi cần phải được mã hóa bằng các thuậttoán mã hóa như: mã hóa DES…

1.3 Các ứng dụng của WSN

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ cao, các mạng cảm nhận khôngdây không ngừng được phát triển và được ứng dụng rất nhiều vào cuộc sống Cácứng dụng của mạng cảm nhận không dây mà chúng ta có thể thấy rõ nhất như là:

- Điều khiển và giám sát công nghiệp

- Nhà điều khiển tự động và điều khiển điện tiêu dùng tự động

- Thu thập thông tin trong An ninh và Quân đội

- Theo dõi tài sản và quản lý dây chuyền cung cấp

- Nông nghiệp và cảm nhận môi trường thông minh

- Theo dõi sức khỏe

+ Thu thập thông tin trong An ninh và Quân đội

Việc sử dụng mạng cảm nhận không dây đầu tiên là được ứng dụng trongquân đội Các nút mạng cảm nhận có thể thay thế các lính gác khi đó có thể đảmbảo an toàn cho họ Mạng có thể sử dụng để kiểm soát việc đột nhập bất ngờbằng cách các nút mạng có thể được gắn các cảm biến đo chấn động, đo thânnhiệt khi đó có thể kiểm soát được việc đột nhập bất hợp pháp trong khi đó cácnút mạng trong mạng cảm nhận không dây là rất nhỏ do đó rễ dàng ngụy trangcho các nút mạng này ( có thể dấu vào bụi cây, hòn đá…) Ngoài ra còn có thểdung để thay thế con người trong các công việc nguy hiểm ( như trong hầm mỏ,nơi nhiễm phóng xạ )

+ Nông nghiệp và cảm nhận môi trường thông minh

Trong các trang trại thì diệm tích thường rất lớn do vậy việc kiểm soátcây trồng cũng như điềm kiện tự nhiên của tường khu vực là khó khăng, nhất là

lượng mưa trong từng khu vực vì mỗi khu vực thường có lượng mưa khác nhau khi

đó mạng cảm nhận không dây có thể thu thập về lượng mưa của từng khu vực

Mạng cảm nhận không dây có thể thu thập dữ liệu của môi trườngsống của cây trồng, vật nuôi (độ ẩm, nhiệt độ ) để cho con người tìm cách trămsóc cây trồng, vật nuôi để đạt được năng suất cao

1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng mạng cảm nhận không dây trên thế giới và trong nước

1.4.1 Trên thế giới

Trên thế giới thì việc phát triền của mạng cảm nhận không dây đã ra đờiđược một thời gian khá lâu do vậy họ đã ứng dụng vào một số lĩnh vực trong đờisống Không những thế mà còn nghiên cứu để phát triển thêm mạng này kết hợp vớiviệc công nghệ điện tử ngày càng phát triển với giá thành ngày càng thấp Việc pháttriển mạng cảm nhận không dây điược nghi lại với những mốc quan trọng nhu sau:

Tương ứng với sự phát triên và mở rộng của hệ thống truyền thông khôngdây sự phát triển cuả mạng cảm nhận không dây bắt đầu từ 1978 khi DARPA tài trợcho Sensor Nets Workshop trường đại học Mellon Pittsburgh, Pennsylvania theoyêu cầu cảu hệ thống giám sát quân đội

Tiếp đó 1990 dự án SensIT 1998 tiêu điểm về mạng không dây cho hệthống cảm biến quân đội phân tán tổng số 29 dự án nghiên cứu 25 cơ quan được cấpvốn dưới dự án này

 1993 Trường DDH California Los Angeles hợp tác với trung tâm Rock well

đã có một mạng tích hợp cảm biến không dây Wireless Intergate Network Sensor(WINS) và được thương mại hóa thành công ty Sensonia – California 1998

 Jan M Rabaey DDH California bắt đầu chương trình PicoRadio

Dựa trên những nghiên cứu đó kể từ đây hàng loạt các nghiên cứu , dự án về pháttriển mạng cảm nhận không dây ra đời ;

 MAMPS là chương trình do Principal Investigator Anantha Chandrakasan –viện công nghệ Massachusetts tập trung vào sự phát triển của một hệ thống đầy đủmạng cảm biến không dây nhấn mạnh việc tiêt kiệm năng lượng : và giao thức

truyền thông cho magnj cảm biến này đó là phân cấp xếp nhóm Adaptive nănglượng thấp LEACH.

 Dự án Terminodes và mạng di động đặc biệt MANET của IETF – IntenetEngineering Task Force với mức tiêu thụ điện thấp, vấn đề địa chỉ và lộ trình trongmạng cảm nhận không dây với các nút mạng lưu động

 Mạng không gian sâu và âm thanh dưới nước ,với những đặc tính phạm virộng, truyền dữ liệu bằng mạng Radio

Mạng cảm nhận không dây là chìa khóa để thu thập thông tin cần thiết quanhững môi trường nhạy cảm, cho dù trong những tòa nhà, những nơi công cộng,khu công nghiệp, tàu thuyền, các hệ thống chuyên chở tự động hay bất cứ nơi nàokhác Mạng không dây làm tăng khả năng trao đổi dữ liệu Sự phát triển mạnh mẽcủa công nghệ liên quan, các nhà kinh doanh đã đưa ra các bộ cảm ứng sẵn có nhiềuloại mà phù hợp cho các ứng dụng của mạng cảm nhận không dây với các chuẩnđược đưa ra:

+ 802.11 Wireless Local Area Netwrok.

+ Bluetooth 1 (802.15.1)

+ Home RF (Radio Frequency)

+ 802.15.4 WPAN :chuẩn với những cải tiến vượt bậc : sự phức tạp thấp,

giá và năng lượng tiêu thụ thấp, ổn định, uyển chuyển được phê chuẩn tháng 5 năm2003

Như vậy với nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội cùng với sự phát triểnmạnh mẽ của các công nghệ liên quan mà mà mạng cảm nhận không dây được pháttriển mạnh mẽ và đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống

ứng dụng Ví như đo các thông số môi trường dự báo thời tiết, cho nuôi trồng thuỷsản, dự báo cháy rừng, dự báo lũ trên các sông, …

Mới bắt đầu nghiên cứu và chưa có ứng dụng cụ thể nào Do Những điều kiện

về vật chất, thiết bị, cũng như đây là một vấn đề rất mới đối với nước ta, nên hiệndang fchỉ có một vài trung tâm khoa hoc công nghệ lớn dang quá trình nghiên cứu:Trung tâm thông tin KH& CN quốc gia, Hội đồng khoa học trường đại học côngnghệ đại hoc Quốc Gia Hà Nội: Nghiên cứu về lý thuyết, truyền thông giữa 2 nút,truyền thông tuyến tính đa bước để đo một số thông số cơ bản: nhiệt độ, độ ẩm,quang Nhận rõ sức mạng ứng dụng thực tế của WSN , hi vọng trong tương lai gầnWSN sẽ không ngừng được mở rộng nghiên cứu,và ứng dụng rộng rãi trong nước

- Ưu điểm :

+ Lập trình hoạt động cho các nút mạng đơn giản ( Dễ dàng trong việc tìmđường đi )

+ Dễ kiểm soát các nút trong mạng

+ Mạng có thể phát triển theo chiều dài tốt

+ Việc lập trình cho các nút mạng này là khó khăn ( do việc phân bốcảu cà nút là rộng do vậy thì các nút cần phải thay nhau làm nút gốc của nhánh đểtiết kiếm năng lượng.

+ Số lượng nút là lớn và ở trên diện rộng do vậy việc kiểm soát cácnút mạng là khó khăn

Trong trường hợp nếu muốn mở rộng mạng này theo chiều dày thì có thể kếthợp cả kiến trúc mạng hình cây và kiến trúc mạng dạng tuyến tính Trong trườnghợp này thì các nút cảm ứng không truyền dữ liệu trực tiếp về nút gốc mà phảitruyền qua các nút trung gian

Hình 1.4: Kiến trúc mạng dạng kết hợp

1.5.1.3 Kiến trúc mạng dạng bó (linked cluster architecture_LCA)

Nhóm các nút vào trong các bó, tập hợp dữ liệu và đánh dấu một nút giữ vaitrò truyền thông với trạm gốc

Hình 1.5 : Kiến trúc mạng dạng bó

Trong mạng tổ chức thành một tập hợp của những bó các nút, mỗi nút thuộc

về ít nhất một bó Mỗi bó có tiều đề bó hành động như một điều khiển cục bộ chonhững nút bên trong bó Những cổng vào của các nút cung cấp truyền thông giữacác bó

- Ưu điểm: Quy mô của mạng rộng nhất năng lượng tiêu thụ của các nútmạng là ít nhất trừ nút đầu bó ( do các nút trong bó chỉ phải gửi dữ liệu đến các nútđầu bó không phải gửi dữ liệu đi xa )

- Nhược điểm: Nếu nút đầu bó ngưng hoạt động thì các nút trong bó cũng sẽ

bị ngưng hoạt động trừ khi các nút có sử dụng giải thuật chọn lại nút đầu bó Việclập trình cho kiến trúc dạng bó là hết sức phức tạp nhất là trong trường hợp chọn lạinút đầu bó

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại vi điều khiển,có thể chia thành 3 họ vi điềukhiển chính như sau:

 Họ vi điều khiển MSP430

 Họ vi điều khiển ATMEGA

 Họ vi điều khiển CC1010

Nhưng dựa trên các tiêu chí :

-Tiêu thụ năng lượng thấp

-Giá thành rẻ

-Tích hợp ADC có khả năng ghép nối với cảm biến

-Kích thước vật lý nhỏ

-Hỗ trợ lập trình các ngôn ngữ bậc cao,bậc trung,gỡ lỗi…

Vi điều khiển CC1010 được lựa chọn làm nút mạng vì đáp ứng được gần như đầy

đủ các tiêu chí 1 vi điều khiển của mạng cảm nhận không dây

CC1010 được tích hợp nhiều các tính năng phục vụ cho các ứng dụng khôngdây như bộ truyền - nhận vô vuyến, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ lập trình Flash, kíchthước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp Vì vậy CC1010 chỉ cần đến ít các thành phầnphụ trợ khác để có thể trở thành một nút mạng của mạng cảm nhận không dây Do

đó chip CC1010 là một bộ vi xử lí thích hợp cho các ứng dụng truyền nhận khôngdây Sau đây là các đặc điểm nổi bật của CC1010, các chế độ hoạt động và cáchthức xây dựng mô hình mạng cảm nhận không dây sử dụng CC1010

1.5.1.1 Đặc điểm chung của CC1010

Vi điều khiển CC1010 chứa nhân CPU 8051, được tích hợp với bộ thuphát sóng vô tuyến, cùng các thành phần phụ trợ khác và có mức tiêu thụ nănglượng thấp, đã được lựa chọn để xây dựng nút mạng Các thành phần trong CC1010

và đặc tính của chúng như sau:

 Lõi là vi điều khiển 8051

 Tốc độ xử lý bằng 2.5 lần vi điều khiển 8051 chuẩn

 32 kB flash, 2048 + 128 Byte SRAM

 3 kênh ADC 10 bit

 4 bộ định thời

 Watchdog.

 Giao diện lập trình SPI

 Bộ mã hóa DES tích hợp bên trong

 26 chân vào ra chung

 Nguồn cung cấp 2.7 - 3.6 V

 Bộ thu phát sóng vô tuyến 300-1000MHz

 Tiêu thụ dòng thấp (9.1 mA trong chế độ thu)

 Công suất phát có thể lập trình được (có thể lên tới +10dBm)

 Tốc độ thu phát dữ liệu lên tới 76.8 kbit/s

Hình 1.5: cấu tạo của một nút mạng dùng CC1010

Hình 1.6: cấu tạo của một bảng mạch để kết nối giữa CC1010 với máy tính

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM NHẬN

KHÔNG DÂY TRÊN THẾ GIỚI

2.1 Cấu trúc của mạng wsn

Mạng cảm nhận không dây bao gồm các thành phần cơ bản sau:

+ Cảm biến ( sensor ) : Là thiết bị vật lý để đo các thông số của môi trườngđược truyền thông qua sóng vô tuyến Nó gồm 5 thành phần: Phần cứng cảm nhận,

bộ nhớ, nguồn pin, vi sử lý được lập trình nhúng, thiết bị thu

+ Người dùng: Là người cuối cùng nhận được thông tin của mạng cảm nhậngửi lại, Người dùng là người yêu cầu mạng thu thập thông tin gì và nhận đựơc kếtquả của những thông tin đó Trong một mạng cảm nhận thì có thể có nhiều nguờidùng cuối

2.2 Một số ứng dụng mạng cảm nhận không dây ở nứớc ngoài.

Trong các ứng dụng sau đây chúng ta sẽ sử dụng những cảm biến thôngminh Chúng không phải là những cảm biến bình thường mà là nhữn cảm biến rấtnhỏ ( Được chế tạo bàng công nghê nano ) được kết hợp với các mạnh điện Được

sử dụng trong ứng dụng đo lượng gluco và để khôi phục hình võng mạc Nhữngthiết bị yêu cầu trong các ứng dụng này là : Máy tính được dùng để nhận dữ liệuqua mạn không dây Và các cảm biến thông minh

2.2.1 Võng mạc nhân tạo

Trong phần này chúng tôi muốn nói đến các ứng dụng của mạn cảm nhậnkhông dây cũng như các cảm biến thông minh dùng trong lĩnh vực y tế đó là võngmạc nhân tạo Trong các cảm biến này cần phải có các đầu cảm nhận ánh sáng.Trong đây chúng tôi sử dụng các cảm biến thông minh được đặt trong võng mạc và

những dự án vimo của trường đại học Wayne và viện mắt Kresge Mục đích của

ứng dụng này để tạo ra các võng mạc nhân tạo giúp nhữn người mất khả năngquan sát hay những người khiếm thị có thể nhìn thấy với một mức độ cho phép

Trong dây sử dụng các cảm biến thông minh được đặt vào mắt 100 cảmbiến rất nhỏ Chún tôi đã xây dựng được một hệ thồn bên ngoài để thử võngmạc ( Hình 2.1 đã miêu tả được cấu tạo cơ bản của một mảng )

Cảm biến thông minh gồm có 2 thành phần: Một mạc tổ hợp vàmột mảng các cảm biến Mạch tổ hợp bao gồm một bộ chíp đa hợp với nhiềuđường truyền thông tin giữa các chíp, dòn kện, dữ liệu được truyền giữa nhautrên tầm số 40 KHz, với những sữ chuyển đổi và những mạch chíp để hỗ trợ10x10 lưới liên kết Mạch có 2 khă năng truyền và nhận dữ liệu Mạch đượcchế tạo bằng nhôm trên bề mặt được gắn các cảm biến Ở đây đã sử dụng songmột kỹ thuật gọi là kỹ thuật liên kết dính, đặt một chất dính lên chíp cho phépnhững cảm biến được gắn chặt với chíp Với mỗi cảm biến dược định vị trênmột bề mặt đầu dò Bên trên bề mặt trừ nhữn vùng đầu dõ đ ược phủ lên mộtchất hoat tính sinh học Các cảm biến tạo lên 10x10 mảng điện cực Khoảngcác giữa các cảm biến là 70 micrômet Các cảm biến một đầu là hình chữ nhật

và một đầu là hình thoi với kết thúc là một điểm để cho phép sự tiếp súc giữamạng cảm biến và võng mã không xẩy ra được việc bị đục võng mạc

Hình 2.1: sự Minh họa (của) Mảng cảm biến thông minh

Các cảm biến và các mạch được đặt trong mắt như Hình 2 Không giốngmột số hệ thống khác mà đã được đề xướng, những cảm biến khôn khéo nàyđược đặt ở trên võng mạc và đủ nhỏ và đủ nhẹ để được giữ đúng chỗ với một