基于低功耗蓝牙的无线体域网硬件设计与实现

【摘要】随着低功耗无线通信方式的发展和片上系统的开发，在身体上部署大量的微型智能传感器节点用以监控人体的各种信息已变为可能。无线体域网就是将这些传感器节点植入体内或者放置在身体的表面，收集重要的生理的和非生理的数据，将这些收据通过无线的方式传送至系统数据库进行数据存储、处理、分析，在必要时采取措施进行系统的诊断。体域网的工作区域是身体，具有一定的局限性。在设计无线体域网网络传感器节点和汇聚节点时需要考虑诸如灵活性、实用性、扩展性等很多因素。基于以上因素的考虑，本文所设计的系统具有以下特点：一、功耗低。低功耗蓝牙技术是由蓝牙技术联盟最新推出的，与传统蓝牙技术相比，低功耗蓝牙技术将原有的空闲状态代替为休眠状态，广播信道也变为3个，大大降低了蓝牙的功耗。二、灵活性强。市场上很多手机开始集成低功耗蓝牙技术，能够很好地与智能传感器进行连接，不必受限于固定的场合，灵活性的加强能推动体域网的普及。三、成本低。系统选用的CC2540芯片是一个真正的片上系统，只需要极少的外围设备就可以正常工作，而且一包有2500个的芯片只需要9美元左右。本文的主要研究工作如下：一、对市场上三种流行的无线通信技术进行了比较，并将低功耗蓝牙技术与802.15.6标准进行了两个方面的对比，从理论上得出低功耗蓝牙也适应于体域网组网的结论。二、在硬件和软件设计方面，针对不同功能的传感器节点，按照其使用说明书制作了其电路图，编写了传感器节点采集数据的程序代码，设计了体域网的系统结构以及工作流程，设计了汇聚节点与上位机和智能手机进行通信的工作流程，完成了源代码的编写。三、在硬件实现方面，实现了传感器数据的采集工作，并将采集到的数据传送至上位机和智能手机，用实际结果验证了系统的可行性和成功性。
【作者】赵利英；
【导师】胡封晔；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】体域网；低功耗蓝牙技术；CC2540；BLE协议栈；IOS设备；

【参考文献】
[1]王岷红.中国研究型大学教师聘任方案研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[2]本报记者刘媛媛通讯员袁致甲孙玮.章丘“两化”融合促转型升级[N].济南日报,2015-04-08A01.
[3]黄世俊.低成本聚乳酸及聚乳酸复合材料的制备与性能研究[D].福建师范大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[4]曹顺斌.中国植物品种权制度研究[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[5]李玲.青少年网络媒介素养现状及对策研究[D].湖南师范大学,新闻学,2014,硕士.
[6]宋卫东,毛宇光,张玲东.数据流挖掘技术研究[J].微机发展,2005,08:139-141+144.
[7]王晟,花文文,贾叙东,袭锴.现场制备的新型钯-功能化还原氧化石墨复合催化剂[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C].中国化学会:,2014:1.
[8]刘常莉.重庆山地生态农业观光园规划建设综合评价研究[D].西南大学,园林植物与观赏园艺,2014,硕士.
[9]刘颂.电子商务职业分类体系构建研究[D].华中师范大学,情报学,2014,硕士.
[10]陈滔娜.义务教育阶段语文教材（人教版）的文化分析[D].华东师范大学,教育学原理,2000,硕士.
[11]王兴.基于三级供应链的物流中心选址研究[D].北京交通大学,运输与物流,2013,硕士.
[12]杜加宝.基于数据仿真技术实现航海仪器设备的综合应用研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2012,硕士.
[13]方一鸣,焦晓红,赵现朝,王益群.自校正PID控制在冷轧带钢厚控系统中的应用[J].冶金自动化,1999,04:30-33.
[14]李海波.MIMO-OFDM无线通信系统中资源调度算法的研究[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[15]江东禺.湖北省化学特岗教师专业化发展的现状分析及对策研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[16]周来1,孟祥萍1,张本法2,付志学3,程志明4.智能电网通信与信息管理系统核心问题研究[J].计算机技术与发展,2015,04:.
[17]潘伟.基于重构的目标识别方法在人脸及雷达数据库上的应用研究[D].西安电子科技大学,模式识别与智能系统,2012,硕士.
[18]张景怡.民族社会工作基本问题研究[D].中南民族大学,社会学,2013,硕士.
[19]田广伟.高速铣削3Cr2Mo刀具磨损研究与铣削参数优化[D].燕山大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[20]程跃玲.我国商业银行供应链金融业务的营销策略研究[D].安徽大学,金融,2013,硕士.
[21]周明.云计算中的数据安全相关问题的研究[D].南京邮电大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[22]柳金英.“文学圈”模式下的儿童文学课外阅读教学探究[D].山东师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[23]郭爽.中职语文教学中生命意识的培养[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[24]刘姣.模拟氮沉降对双台河口潮滩湿地沉积物细菌及氨氧化细菌的影响[D].大连海洋大学,环境科学,2014,硕士.
[25]冯焕琴.基于线切割机的线电极放电磨削工艺的研究[D].吉林大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[26]刘荣杰.基于创建国家森林城市的生态文化建设研究[D].中南林业科技大学,林业,2014,硕士.
[27]蒋军.216省道木里县境内某堆积滑坡稳定性分析与防治技术研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[28]王乙旭.21世纪维也纳新年音乐会转播视听形态演化研究[D].东北师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[29]陆海英.长株潭城市群中产阶层体育休闲参与研究[D].华中师范大学,体育教学与训练,2012,硕士.
[30]杨春旭,李宪奎,宋庆奎.弧形连铸机结晶器振动装置偏心距[J].一重技术.1998(04)
[31]张小博.胆道感染患者胆汁中病原菌的分布及对药物的敏感性变化分析[D].吉林大学,外科学,2014,硕士.
[32]孙作君.外周血microRNA-191预测胃癌复发的价值[D].复旦大学,临床医学（专业学位）,2013,博士.
[33]罗宿星,代小容,伍远辉,卢恒一.苏丹红Ⅰ在壳聚糖-氧化石墨烯自组装膜修饰玻碳电极上的电化学行为及其测定[J].分析测试学报,2012,12:1562-1566.
[34]王煌.中学课堂现状的“四生”教育观透视[D].湖南师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[35]李兆国,张帅,宋凤麒.拓扑绝缘体的普适电导涨落[J].物理学报,2015,09:55-73.
[36]林云.具有稳定结构柱撑水滑石的制备及应用研究[D].大连理工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[37]王冠力.初二年级学生异性交往教育策略的实践研究[D].首都师范大学,学科教学,2014,硕士.
[38]刘博阳.基于ZigBee和SOPC的智能光伏路灯控制系统的研究与设计[D].山东大学,集成电路工程（专业学位）,2012,硕士.
[39]何俊,景国勋,孟中泽.浅析安全经济统计的对象和方法[J].中国安全科学学报.2003(09)
[40]姚媛媛.皮肤老化小鼠皮肤衰老的发病机制及核桃仁水提物的治疗作用[D].安徽大学,细胞生物学,2012,硕士.
[41]贺迎喜,梁小丛,文辉辉.公路桥梁超长钻孔灌注桩的可靠度研究[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2014,01:71-76.
[42]韩晔坪.中国银行巴彦淖尔市分行组织变革与岗位管理研究[D].内蒙古大学,工商管理,2014,硕士.
[43]李吴瑕.女性教师的“声音”[D].广西师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[44]张宇.IP承载网网络管理优化系统的研究与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[45]吴中华.橡胶粉改性沥青及混合料路用性能研究[D].浙江大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[46]周涛涛.动态斜面式浮油回收船艏部结构强度研究[D].哈尔滨工程大学,船舶与海洋工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]王敏婕.基于J2EE的企业人力资源管理系统研究与设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[48]路宣华.氨氮及苯胺在河岸渗滤系统中的环境行为研究[D].西北工业大学,应用化学,2004,硕士.
[49]陆奇.网络环境中的言论自由法律制度评析[D].复旦大学,宪法学与行政法学,2011,硕士.
[50]兰岚.手绘插画艺术在数字新媒体时代的创新应用研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2013,硕士.