基于CC2531的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
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3 采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。整個(gè)采集節(jié)點(diǎn)可以劃分為電源模塊、處理模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊4個(gè)組成部分，各部分協(xié)
同工作。電源模塊負(fù)責(zé)電壓調(diào)理，為其他模塊提供所需要的電壓；處理模塊負(fù)責(zé)處理節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和命令；無線通信模塊負(fù)責(zé)各節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)、命令的傳輸；數(shù)據(jù)采集模塊完成數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理。
3．1 電源模塊
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多用于人們不方便或者不經(jīng)常到達(dá)的地方，因此電源的選擇尤為重要。電源模塊控制著整個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量分配，在整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中具有極其重要的意義。目前，比較容易實(shí)現(xiàn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電方式是電池供電，根據(jù)不同場(chǎng)合和條件也可以選擇不同種類電池。鋰電池的放電曲線平滑，可以保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在平常使用時(shí)具有更好的線性特性，因此可以作為系統(tǒng)能量來源的一種選擇。但是，鋰電池額定容量較小，而且需要升壓處理，限制了節(jié)點(diǎn)的生存期。為了維持更長(zhǎng)的工作時(shí)間和節(jié)省成本，本設(shè)計(jì)采用5節(jié)7號(hào)鎳氫電池供電。除此之外，軟件上通過合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)的發(fā)射、接收以及待機(jī)狀態(tài)，也可以有效地延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間。新的能源解決方法也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要研究的重要課題，太陽能或者風(fēng)力充電就是目前的研究熱點(diǎn)。
數(shù)據(jù)采集模塊需要外部提供5 V直流電壓，處理模塊及無線通信模塊需要3．3 V直流電壓，因而采用了Sipex公司的低壓差電源芯片SPX-2815和SP6201EM-3．3 V將輸入的電池電壓轉(zhuǎn)換為5 V和3．3V。經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換后將電源繼續(xù)劃分為數(shù)字部分與模擬部分供各芯片、模塊使用，保證模擬電源、數(shù)字電源之間不互相干擾。CC2531具有8路A／D接口，使用TI公司的基準(zhǔn)電壓二極管LM4040為CC2531的8路A／D接口提供2．5 V的參考電壓，同時(shí)為傳感器信號(hào)調(diào)理電路提供2．5 V電壓。LM4040的輸出電壓穩(wěn)定性好、精度高，輸出電壓精度為O．5％，其接口電路如圖3所示。
3．2 處理模塊
處理模塊是采集節(jié)點(diǎn)的核心部分，主要由CC2531及其外圍電路構(gòu)成，完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)以及收發(fā)工作。CC2531的接口電路如圖4所示。 CC2531具有21個(gè)I／O口(其中8路P0口具有A／D功能)，它們分別與傳感器接口、SPI存儲(chǔ)器及在線仿真器連接。圖中P0_7接收LM4040 提供的2．5 V基準(zhǔn)電壓；系統(tǒng)時(shí)鐘由32 MHz晶振提供；系統(tǒng)休眠所用時(shí)鐘由32．768 kHz無源晶振提供；復(fù)位按鍵與RESET連接，可實(shí)現(xiàn)硬件復(fù)位，初始化系統(tǒng)。
評(píng)論