无线传感器网络设计VIP专享

1 引 言 传感器作为人们感官的延伸,在现代社会中得到了越来越广泛的应用。随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展, 传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展。本文以温度传感器为例, 使用模块化设计思路, 实现了一个无线传感器网络[1]。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术, 在实际中有着广泛的应用。无线传感器网络可以应用于环境科学, 为科学家获得野外的随机数据提供方便; 可以应用于医疗健康, 在病人身上安装一些特殊的传感器, 医生可以随时监测病人的身体情况; 在商业上, 无线传感器网络和中心主控计算机相结合, 能够给人们提供更舒适、方便、人性化的家居环境。 普通节点和汇聚节点的CPU 模块都采用TI 公司的MSP 系列单片机，MSP430系列单片机具有超低功耗性能，对于无线传感器网络来说，这一点是很重要的。另外它具有8 通道12 位高精 度 A/D 采样 ，可以满 足 各 种需 要的数据采集 与 监控的应用，具有一定 的通用性。此 外射 频 部 分 采用Chipcon 公司的符 合 IEEE802.15.4/ZigBee[2]协 议 的CC2420 为核 心组 成 射 频 模块，ZigBee 对无线传感器网络来说无疑 是最 合适的无线局 域 网通信协 议 。 2 无线传感器网络中普通节点和汇聚节点的硬 件 设计 2.1 WSN 普通节点的硬 件 体系结构 无线传感器节点的普通节点负 责 将 实时数据采集 起 来并 将 其 发送 到邻 居节点，其 硬 件 结构 图 如 图 1 所 示 。 图 1: WSN 中普通Sensor Node 结构 2.2 WSN 汇聚节点的硬 件 体系结构 汇聚节点的作用是将 传感器节点发送 的数据收 集 起 来，并 进 行 一定 的数据优 化处 理 将 其 需 要的格 式发送 给最 终 监控计算机。 图 2: WSN 中汇聚Sink Node 结构 各部分的具体组成 中央处理器CPU 部分： 由于整个设计要以低功耗为原则，一次选取了业界公认的超低功耗处理器MSP430[6]系列单片机。 TI 公司的MSP430 系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，能够在低电压下以超低功耗状态工作;其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设;带60k Flash ROM 存储器的单片机可以存储大量的节点数据采集信息还可以方便高效地进行在线仿真和编程。MSP430 系列单片机最显著的特点就是它的超低功耗，在1.8V～3.6V 电压、1MHz 的时钟条件下运行，耗电电流在0.1mA～400mA ...