农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计.pdf

《农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第30卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)87设计与～翩～造农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计熊伟丽，贾岩，邵金涛，徐保国(江南大学物联网工程学院自动化系，江苏无锡214122)摘要：针对电子信号干扰、能耗大等因素对通信能力造成的影响，设计了基于低功耗微处理器MSP430的无线传感器网络节点。通过使用MCU的不同工作模式和对无线射频模块的不同状态等节能措施，增强了节点通信能力，大幅度降低了节点的能耗。经过背景项目实际农田环境的测试证明：节点不仅能够完成对农田环境

2、要求信息进行准备采集，网络通信效率也得到了很大提高。关键词：无线传感器网络；农田环境；节点；能耗中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)04-0087-03Desi‘tm0ftwirelessS~,ensornetworksSnodesfI-corf[armenvi●ronment·moni■t·ori●ng；XIONGWei-li，JIAYan，SHAOJin—tao，XUBao—guo(SchoolofInternetofThingsEngineering，DepartmentofAutomatio

3、n，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Aimingatinterferenceofelectronicsignal，largeenergyconsumptionandotherfactorsimpactofcommunicationscapabilities，awirelesssensornetworksnodebasedonlow—powermicrocontrollerMSP430isdesigned．Throughusingenergy—savingmethodofdiffer

4、entMCUoperationmodeanddifferentwirelessmodulestatus，thecommunicationcapabilityisimprovedandtheenergyconsumptionofnodeisreduced．Theactualtestsshowthatthewirelesssensornetworkscangetaccurateinformationofenvironmentandimprovetheeficiencyofnetworkscommunication．Keywords：wirel

5、esssensornetworks；farmenvironment；node；energyconsumption0引言的无线传感器节点。MSP430控制传感器采集农田土壤环农田环境信息的准确掌握，对调高农作物的产量和效境参数，由无线收发模块NRFg05将数据发送给相邻节点，益起到很重要的作用。无线传感器网络可以借助于节点中数据经无线传感器网络节点的多级转发最终送回主机，实内置的各种传感器来测量农田环境的温度、湿度、盐碱度等现对农田土壤环境的监测。环境参量。在无线传感器网络中，可能由于障碍物或电子1硬件设计信号的干扰使得节点通信受影响；可能

6、由于节点的能耗问无线传感器网络有传感器节点、汇聚节点2种，传感器题影响了节点的工作J。因此，如果设计一种能耗低，而节点负责采集农田环境信息，然后由汇聚节点发送给PC且通信能力强的传感器节点，实时得到准确的环境信息，则机。可以对农田环境进行有效的控制。1．1传感器节点硬件设计对传感器节点，一方面硬件必须低功耗，采用无线传输硬件结构包括微处理器模块、射频通信电路(RF)模且通信能力强；另一方面，软件必须支持多跳的路由协议。块、传感器模块、电源模块等4部分，传感器将农田环境信IEEE802．15．4／ZigBee协议充分考虑了无线传感器网络息转

7、换为电信号，然后经过A／D转换，微处理器将该信息的应用要求，是目前被业界普遍看好的一种无线通信协议。基于这些基本的思想，本文设计了以l6位单片机处理后通过无线传输单元传给汇聚节点。硬件结构如MSP430为核心，结合外围传感器和无线收发模块NRF905图1所示。收稿日期：2010-08-16基金项目：国家“863”计划资助项目(2006AA10A301)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(JUSRP10927)88传感器与微系统第3O卷SHT10是一种高度集成的温湿度传感器芯片，提供全量程标定的数字输出。该传感器包括1只电容性聚合体湿

8、度敏感元件和1只用能隙材料制成的温度敏感元件，这2只敏感元件与1个14位的A／D转换器以及1个串行接口电路设计在同一个芯片上面。因此，该传感器具有响应时间快、精度高(湿度精度为±2．0％RH，