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1、第10卷第4期南京师范大学学报(工程技术版)Vo.l10No.42010年12月JOURNALOFNANJINGNORMALUNIVERSITY(ENGINEERINGANDTECHNOLOGYEDITION)Dec,2010无线传感器网络的硬件设计1,2褚家美(1.东南大学信息科学与工程学院,江苏南京210096;2.东南大学毫米波国家重点实验室,江苏南京210096)[摘要]根据无线传感器网络(WSN)的设计要求,结合系统的实际情况,给出了无线传感器节点的硬件设计方案,包括传感器单元、处理器
2、单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元的设计.选用CC2431作为系统的微处理器,采用温度、湿度以及烟雾等3种传感器,并选用ZigBee协议作为无线传感器的传输协议,实现了一种低功耗的无线传感器网络节点硬件平台.并采用所设计系统进行了无线测温实验.[关键词]无线传感器网络,节点,硬件设计[中图分类号]TP212[文献标识码]A[文章编号]1672-1292(2010)04-0008-04TheHardwareDesignofWirelessSensorNetworks1,2ChuJ
3、iamei(1.SchoolofInformationScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2.NationalKeyLabofMillimeterWaves,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Thispapershowsthehardwaredesignofwirelesssensornetworksnodesaccordingtotherequ
4、irementsofWSNandtheactualsituationofthesystem,containingasensorunit,processorunit,A/Dmodules,RFmodules,powersup-plyunitandexpandedinterfaceunit.CC2431isusedasthemicroprocessorinthesystem.Temperature,humidityandsmokesensorareused.AndZigBeeprotocolisse
5、lectedastheWSNtransmissionprotocolstoachievealow-powerwire-lesssensornetworknodehardwareplatform.Andwirelesstemperaturemeasurementexperimentiscompletedusingthedesignedsystem.Keywords:WSN,node,hardwaredesign[1-3]无线传感器网络(WSN)是一种全新的信息获取和处理技术,目前这一技术的应用逐渐
6、受到重视.[4-6]它的硬件设计中包含了集成电路技术、微处理技术、通讯技术以及传感器技术.本文设计的无线传感器节点,包含有传感器单元、处理器单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元.节点选用Zig-Bee协议作为WSN的传输协议,实现了一种低功耗的无线传感器网络节点硬件平台.1系统结构概述本文设计的WSN硬件平台,由若干传感器节点、具有无线接收功能的汇聚节点以及一台PC机组成.根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求,节点的设计主要包括如下几个基本部分:传感器单元、处理器单元、A/D
7、单元、射频天线单元、供电单元以及扩展接口单元.传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据,提供给处理器单元进行处理;处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作;射频天线单元负责与其他节点进行无线通信,交换控制信息和相关数据;供电单元负责为节点提供运行所需的能量;扩展接口可以实现节点平台的功能拓展,以适应不同的应用需求.节点的硬件体系结构如图1所示.收稿日期:2010-09-27.通讯联系人:褚家美,工程师,研究方向:电磁兼容.E-mai:lmmwcjm@seu.edu.cn)8)褚家美
8、:无线传感器网络的硬件设计2节点核心模块设计211电源模块设计电源是设计中的关键部分,电源稳定工作是整个节点正常工作的保证,设计合理的电源电路至关重要.节点包含模拟器件和数字器件,模拟器件的抗干扰能力较差,且数字器件常常为模拟器件的噪声源,为了提高电路的抗干扰能力,模拟器件接模拟地,并让数字地与模拟地单点共地.电源可选用电池或干电池,电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片,分别提供313V和118V的数字与模拟电压.212传感器模块设计传感器模块根据功能的不同分为温度传感器
