無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）設(shè)計(jì)經(jīng)典參考實(shí)例（二）

　　3.2 傳感器及調(diào)理電路模塊

　　蓄電池電流和電壓檢測電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。電流檢測電路由霍爾電流傳感器TBC10SY和取樣電阻、電平調(diào)整電路、跟隨器電路、濾波電路等組成；電壓檢測電路由取樣電路、跟隨器電路、濾波電路等組成。需要注意的是電流檢測電路中充電電流和放電電流方向相反，需要通過電壓提升電路將負(fù)電壓值轉(zhuǎn)換為正值，并在程序中予以處理。

　　光伏電池電流和電壓檢測電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示［4］。將串入光伏電池供電電路的精密小電阻上的信號作為電流檢測信號，采用集成運(yùn)放ICL7650制作差分放大電路，這樣可以最大限度地減少對被測電路的影響。將并入光伏電池的大電阻分壓器上獲取小信號作為電壓信號，同樣采用集成運(yùn)放ICL7650制作差分放大電路。為了消除干擾，采用兩個等值電阻分別接于放大器的兩個輸入端和地之間，同時在放大器輸出端增加濾波電路，經(jīng)過濾波后的電流和電壓信號輸出到控制器JN5139的A/D轉(zhuǎn)換接口。

　　LED燈頭照度檢測電路如圖4所示。照度檢測采用On9658集成傳感器，傳感器獲取的信號經(jīng)過放大器放大和濾波后輸出到控制器JN5139的A/D轉(zhuǎn)換接口。

　　LED燈頭溫度檢測電路如圖5所示。蓄電池溫度采用SHT11集成溫度傳感器。

　　4 傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　軟件系統(tǒng)的主要功能包括傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、無線收發(fā)和節(jié)點(diǎn)定位等，采用模塊化設(shè)計(jì)。傳感器數(shù)據(jù)采集與處理模塊主要設(shè)置蓄電池狀態(tài)信號的采集參數(shù)并控制采集；無線收發(fā)模塊通過設(shè)置寄存器控制對命令或數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；節(jié)點(diǎn)定位模塊對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時定位。傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為全功能設(shè)備（FFD），同時具有路由功能，其程序流程圖如圖6所示。在任務(wù)隊(duì)列中加入主任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、報(bào)警檢測和自身能量檢測并調(diào)用ZigBee發(fā)送任務(wù)；產(chǎn)生JN5139引腳中斷時，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行ZigBee接收中斷服務(wù)程序。如果是采集命令，則立即執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送；如果是路由包，則立即執(zhí)行路由更新。

　　4.2 節(jié)點(diǎn)定位算法設(shè)計(jì)［5］

　　節(jié)點(diǎn)采用基于接收信號強(qiáng)度指示定位算法實(shí)現(xiàn)的精確定位。已知發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號強(qiáng)度，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到信號的強(qiáng)度計(jì)算出信號的傳播損耗，然后根據(jù)信號傳播模型公式將傳輸損耗轉(zhuǎn)化為距離，再利用三邊測量法計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)的位置。在實(shí)際定位中，要保證未知節(jié)點(diǎn)處于3個以上發(fā)射信號強(qiáng)度和位置坐標(biāo)已知的參考節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收信號強(qiáng)度計(jì)算