基于ZigBee的通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)

　　阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)

　　CC2430的射頻信號采用差分方式，其最佳差分負(fù)載阻抗是115+j180Ω，阻抗匹配電路需要根據(jù)這一數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用50歐姆單極子天線，由于CC2430的射頻端口是差分形式具有兩個(gè)端口，而天線是單端口，因此需要一個(gè)巴倫來完成兩端口到單端口間的轉(zhuǎn)換。巴倫電路由成本低廉的電感和電容構(gòu)成，如圖4所示，包括電感L1、L2、L3和電容C1和兩段長的傳輸線。

Sink節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息與外部網(wǎng)絡(luò)或處理終端間的連接需要通過Sink節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，Sink節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與有線設(shè)備連接中轉(zhuǎn)站，負(fù)責(zé)發(fā)送上層命令(如查詢、分配ID地址等)，接收下層節(jié)點(diǎn)請求和數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)融合、請求仲裁和路由選擇功能，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最重要的一部分。我們設(shè)計(jì)的Sink 節(jié)點(diǎn)帶有USB數(shù)據(jù)口和RS232數(shù)據(jù)口，兩種數(shù)據(jù)口可以通過開關(guān)進(jìn)行切換，以方便Sink與外部網(wǎng)絡(luò)或處理終端間的連接。

　　圖5是我們設(shè)計(jì)的Sink節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖，仍然采用Chipcon公司推出的高度整合的SoC芯片CC2430實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸和處理功能。TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換單元選用MAX 3316芯片，該芯片在2.25～3.0V供電即可實(shí)現(xiàn)兩通道雙向電平轉(zhuǎn)換，可直接操作CC2430芯片串行數(shù)據(jù)線和控制線。CC2430的外圍電路設(shè)計(jì)與傳感器節(jié)點(diǎn)相同。

　　結(jié)語

　　基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、低成本、體積小的顯著優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境下實(shí)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信號的采集傳輸與處理。伴隨無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和新的能量解決方案的提出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用必將從軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、空間探索和災(zāi)害預(yù)測普及到生活中的各個(gè)領(lǐng)域。