無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之硬件設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)概述

　　本文設(shè)計(jì)了一種WSN硬件平臺(tái)，由若干具有無線接收功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，以及一臺(tái)PC機(jī)組成。

　　根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求以及功能要求，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)主要包括下面幾個(gè)基本部分：傳感器單元、處理器單元、A/D單元、射頻單元、供電單元以及擴(kuò)展接口單元。節(jié)點(diǎn)的硬件體系結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1

　　傳感器單元負(fù)責(zé)對所關(guān)心的物理量進(jìn)行測量并采集數(shù)據(jù)，提供給處理器單元進(jìn)行處理；處理器單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理及控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的正常工作；射頻天線單元負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，交換控制信息和相關(guān)數(shù)據(jù)；供電單元負(fù)責(zé)為節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量；擴(kuò)展接口可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)的功能拓展，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

　　2 節(jié)點(diǎn)核心模塊設(shè)計(jì)

　　2.1 電源模塊設(shè)計(jì)

　　電源是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，電源穩(wěn)定工作是整個(gè)節(jié)點(diǎn)正常工作的保證，設(shè)計(jì)合理的電源電路至關(guān)重要。節(jié)點(diǎn)包含模擬器件和數(shù)字器件，模擬器件的抗干擾能力較差，且數(shù)字器件常常為模擬器件的噪聲源，故為了提高電路的抗干擾能力，模擬器件接模擬地并采用數(shù)字地與模擬地單點(diǎn)共地。電源可選用電池或干電池，電源芯片可選用XC6209、XC6221系列的LDO電源芯片，分別提供3.3V和1.8V的數(shù)字與模擬電壓，電路如圖2所示。

圖2

　　2.2 傳感器模塊設(shè)計(jì)

　　2.2.1 溫度傳感器設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用LM75DM-33R2串行可編程溫度傳感器，這種傳感器在環(huán)境溫度超出用戶變成設(shè)置時(shí)通知主控制器。滯后也是可以編程解決。它采用2線總線方式，允許讀入當(dāng)前溫度，并可配置器件。它是數(shù)字型溫度傳感器，直接從寄存器讀出溫度參數(shù)，并可實(shí)現(xiàn)編程設(shè)置INT/CMPTR輸出極性。

　　圖3是其功能圖，由于設(shè)計(jì)中只是簡單的監(jiān)測環(huán)境的溫度，故只需一片LM75，所以地址線A0、A1、A2置地，INT/CMPTR懸空，設(shè)計(jì)的接口電路如圖4所示。

圖3 功能圖

圖4