无线光温度传感器节点的设计new

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1、万方数据匿鲤鲎窭夔壁鬯型筮圈传感器与仪器仪表文章编号：1008--0570(2007)12—1-0129-02无线光温度传感器节点的设计DesignofTemperatureandLightSensorNodesofWirelessSensorNetworks(桂林电子柑驮学)王土央李思敏WANGTUYANGLISIMlN摘要：传感器节点是无线传感器网络硬件系统的核心。节点被随机分布在监测区域内，通过传感器测量感兴趣的物理量，数据经处理器子系统处理后由无线通信模块发送到汇聚节点。本文介绍了基于AVR-ATmegal2

2、8L微控制器和CCl000无线射频收发芯片的无线传感器节点的设计方案，并给出了具体的软、硬件实现方法。关键词：无线传感器网络：传感器节点；ATmegal28L；CCl000中图分类号：TP393文献标识码：AAbstract：Themostimportantpartofnetworkhardwaresysteminwirelesssensornetworksisthesensornodes．Thenodeswerede—ployedrandomlyatthesensingareatomeasuretheenvfron

3、mentalparameters．Datawassenttosinknodewiththewirelesscommu—nicationmodulerafterprocessingbytheCPUsubsystem．ThispaperdescribedonemethodfordesigningsensornodesbasedonAVR-ATmegal28LmicrocontrollerandCCl000wirelessradiochip．Keywords：wirelesssensornetworks,sensornod

4、es，ATmegal28L，CCl0001引言微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小的体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的主要作用是测量被监测区域的特定物理量，然后经过简单的数据处理后通过无线收发器发送到汇聚节点(sinknode)。对于大型的无线传感器网络而言，由于大部分节点离汇聚节点较远，不能直接相互通信。因此，数据要经过多跳后路由到汇聚节点。所以传感器节点的另一个重要作用就是作为中间节点路由转发数

5、据。一般来说，传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块四部分组成，如图1-1所示。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信．交换控制消息和收发采集数据；电源模块为传感器节点提供运行所需的能量。图1-1无线传感器节点体系结构王土央：硕士研究生⋯～基金项目：广西自然科学基金项目(桂自科0447090)2硬件电路设计2．1处理器模块处理器模块也称为数据处理子系统．是无线传感器

6、节点的计算核心，它负责节点设备控制、任务调度、通信协议、同步定位、数据融合和数据转储等程序的运行。传感器节点使用的处理器应具有如下特点：尺寸小、集成度要尽量高、功耗低而且支持睡眠模式、运行速度要尽量快、要有足够的外部通用10端El和通信接El等。相对于其它通用的8位微控错器来说，AT-megal28L处理器具有非常丰富的资源和更低的功耗。它具有先进的RISC结构并支持6种睡眠模式．特别适合有能量限制的应用；有128K字节的片内程序存储器(nash)，能够编程10000次．特别适合于需要反复编程试验的应用环境；集成了4

7、K字节的数据存储器(SRAM)和4K字节的E2PROM；片内提供8个通道的10位采样精度的ADC控制器，可以编程实现0dB、20dB、46dB的差分输入电压增益：片内提供了两个通用异步串行接口(USART)控制器和一个串行外围接口(SPI)，该控制器的接收缓冲有两级。减少发生缓冲耗尽的情况。串口收发速率可达到IMBaud／s。在本设计中，处理器的驱动时钟使用频率为7．3728M的晶振，另外还配置了一个频率为32．768K的晶振作为计数器的外部时钟。电路原理如图2-1所示。由于传感器节点必须能够保存采集的数据，其内部集

8、成的存储器只有4K，不利于大数据量的存储，所以必须要有一个可管理的存储器存储这些数据。AT45DB401是容量为512K字节的Flash。具有串行接口，外部电路简单。而且功耗较低。ATmegal28L通过USARTl控制AT45DB041，硬件连接如图2—2所示。2．2传感器模块该模块的作用是采集监测区域中的物理量，根据感兴趣的监测对象的不同。