無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點的實現(xiàn)

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點的實現(xiàn)作者：李志宇 史浩山    時間：2006-01-07  來源:電子產(chǎn)品世界   瀏覽評論   推薦給好友   我有問題  個性化定制關(guān)鍵詞：  無線傳感器  傳感器 摘要：傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，可遠(yuǎn)程實時感知和采集處理周邊環(huán)境中的物質(zhì)現(xiàn)象。本文設(shè)計了以8位AVR單片機ATmega128L為核心，結(jié)合外圍傳感器和2.4GHz無線收發(fā)模塊CC2420構(gòu)建的傳感器">

2、;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點。  關(guān)鍵詞：傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；微型節(jié)點；單片機  引言  傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微型節(jié)點，通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布式處理帶來的監(jiān)測高精度、高容錯性、大覆蓋區(qū)域、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等眾多優(yōu)點，成為近期國際上網(wǎng)絡(luò)研究的重要熱點之一。  傳感器">無線傳感器傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求，是目前被業(yè)界普遍看好的一種無線通信協(xié)議?；谶@些基本的思想，本文設(shè)計了以高檔8位AVR單片機ATme

3、ga128L為核心，結(jié)合外圍傳感器和2.4GHz無線收發(fā)模塊CC2420的傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點，并在實際中得到了應(yīng)用。  微型節(jié)點的結(jié)構(gòu)  傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和電源管理單元4部分組成，如圖1所示。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，本設(shè)計中數(shù)據(jù)采集單元包括了溫度、濕度、光強度、加速度和大氣壓力傳感器；數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)控制整個節(jié)點的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務(wù)管理等；數(shù)據(jù)傳輸單元負(fù)責(zé)與其他節(jié)點進(jìn)行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源管理單元選通

4、所用到的傳感器，節(jié)點電源由兩節(jié)1.5V堿性電池組成，今后將采用微型紐扣電池，以進(jìn)一步減小體積。為了調(diào)試方便及可擴展性，將數(shù)據(jù)采集單元獨立出來，做成兩塊能相互套接的可擴展主板。  圖1 傳感器">無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點結(jié)構(gòu)圖   微型節(jié)點模塊設(shè)計  數(shù)據(jù)處理單元  本設(shè)計中數(shù)據(jù)處理單元選用Atmel公司的ATmega128L微控制器，它是采用低功耗COMS工藝生產(chǎn)的基于RISC結(jié)構(gòu)的8位微控制器，是目前AVR系列中功能最強大的單片機。AVR核將32個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起，所有的工作寄存器都與ALU直接相連，實現(xiàn)了在一

5、個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行單條指令的同時訪問兩個獨立寄存器的操作，具有良好的性價比。這種結(jié)構(gòu)提高了代碼效率，在性能上比普通CISC單片機提高約10倍。  ATmega128L具有豐富的資源和極低的功耗。它具有片內(nèi)128KB的程序Flash，4KB的數(shù)據(jù)SRAM，可外擴到64KB的E2PROM。此外，它還有8個10位ADC通道，2個8位和2個16位硬件定時/計數(shù)器，并可在多種不同的模式下工作；8個PWM通道、可編程看門狗定時器和片上振蕩器、片上模擬比較器；UART、SPI、I2C總線接口；JTAG接口。除了正常操作模式外，還具有六種不同等級的低功耗操作模式，每種模式具有不同的功耗。  采集環(huán)境參數(shù)信號，需要采樣率很高、數(shù)據(jù)量大的CPU。如果采用傳統(tǒng)51系列作為CPU，那么外圍A/D器件速度和CPU速度就有一個相互限制的瓶頸；如果加上比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和存儲，需要擴展外部ROM和RAM；這樣多的外圍器件限制了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速度的提高，同時也大大增加了系統(tǒng)的功耗。綜合對比之后，數(shù)據(jù)處理單元選用ATmega128L進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)處理單元接口電路如圖2所示。  圖2  數(shù)據(jù)處理單元接口電路  圖3  數(shù)據(jù)傳輸單元接口電路  數(shù)據(jù)采集單元  整個節(jié)點由電池供電，要求數(shù)據(jù)采集單元中的傳感器體積小、低功耗、外