英国将对英伟达收购ARM展开深入调查：存在“严重竞争担忧”
06-08
摘要：无线传感器网络在一些特殊场合发挥着重要作用，而传感器节点是传感器网络的核心。
在讨论无线传感器网络结构的基础上，设计了一种无线传感器温度节点，由温度传感器DSl、微控制器MSPF和发射芯片CCll00组成。
介绍了温度节点的基本结构及其实现电路图。
关键词：无线传感器网络； MSPF；低功耗；节点 O简介 无线传感器网络以其巨大的科学意义和使用价值越来越受到学术部门和军事部门的关注。
并受到工业界的青睐。
随着社会经济的发展，很多时候需要对环境的温湿度进行检测和控制，特别是在污染严重、自然条件恶劣、难以到达的地方。
本文利用温湿度传感器DSl使用相对简单、测量精度高的优点，结合MSPF强大的功能和低功耗的特点，设计了一种基于温度的无线传感器网络监测系统中的节点。
来测量环境的温度。
监视器。
1 无线传感器网络结构 无线传感器网络是由部署在监控区域的大量廉价的小型或微型无线传感器网络节点组成，通过无线通信形成多跳自组织智能网络系统。
其应用前景十分广阔，正在逐步渗透到人类生活的各个领域，如医疗、建筑结构、健康监测等。
环境检测也是无线传感器网络的典型应用。
其结构框图如图1所示。
2 温度传感器节点设计结构 无线传感器网络系统的核心是传感器节点，设计需要满足以下主要条件：网络化、小型化、低功耗功耗、稳定性。
基于上述要求，传感器节点设计一般包括四个部分：处理器模块、无线传输模块、传感器模块和电源模块。
如图2结构图所示： 本文的硬件电路设计中，采用TI公司的16位低功耗微控制器MSPF作为处理模块。
传感器模块采用DS0，无线传输模块采用低功耗无线收发模块CCll00，电源采用电池或稳压电源。
传感器模块负责监控区域信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的运行，存储和采集数据以及其他节点发送来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信、交换控制消息以及发送和接收采集到的数据；电源模块提供传感器节点运行所需的能量，通常使用微电池。
2.1 DSl 温度传感器采用DSl，使用比较简单。
其主要特点如下 （1）独特的单线接口方式：只需一根线即可将DSl与微处理器连接。
该接口线可实现微处理器与DSl之间的双向通信。
使用时无需外部元件。
(2)可用数据线供电，电压范围：。
0~． 5V。
(3)温度测量范围：-55℃。
固有温度测量分辨率为O．5℃。
(4) 可通过编程实现9~12位数字读取模式。
(5) 用户可设置非易失性报警上下限。
(6) 支持多点联网功能，只需3根线路即可并联多个DSl，实现多点测温。
(7)负电压特性，当电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
由于DSl单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序非常重要。
系统对DSl的各种操作都必须按照协议进行。
操作协议为：初始化DS0（发送复位脉冲）→发送ROM功能命令→发送存储器操作命令→处理数据。
2.2 MSPF 处理器模块是无线传感器网络节点的计算核心。
所有的设备控制、任务调度、能量计算和功能协调、通信协议、数据集成和数据转储程序都将在这个模块的支持下完成，因此处理器的选择在节点设计中至关重要。
mspf是Ti公司msp系列的微控制器。
具有以下结构特点：16位RISC cpu、16位寄存器和常量生成器，可实现较高的代码效率；五种低功耗模式，可延长便携式测量应用中的电池寿命： 数控振荡器 (dco) 使得从低功耗模式到正常模式的切换时间小于 μs；一个16位定时器； 10个I/O口：配备同步通信协议（spi或i2c）； 16 位 σ-δadc。
传感器和处理器结构如图3所示。
2.3无线收发模块CCl 无线通信模块是主要消耗能量的模块，因此应谨慎选择。
考虑到无线传感器网络节点的通信模块必须是能量可控的，并且发送和接收数据的功耗必须很低，因此选择Chipcon公司的CCll00作为无线收发模块。
该芯片体积小、功耗低，数据速率支持1.2至Kbps的可编程控制。
在本文中，CCll00工作在MHZ频率，采用FSK调制，数据速率为kbps，信道间隔为kHZ。
CCll00编程线和数据线分别与处理器芯片相连，这样在发送和接收数据的同时可以方便地读取CCll00内部寄存器的状态，从而有效地控制通信过程。
无线收发模块原理图如下： 3 节点软件设计 系统软件设计主要包括节点发送程序和参数调整程序、SINK节点接收程序和上位机程序。
节点发送程序主要完成现场传感器芯片的数据采集和数据发送。
节点发送程序流程如图4所示。
上电后，节点无线模块处于接收状态，检测SINK节点发送的指令，当接收到正确的指令时开始采集现场数据。
当节点收到数据时，会将前缀后面的数据视为有效数据。
微控制器首先检查变电站ID号。
如果ID号不是本地的，则丢弃所有数据，重新进入接收状态。
这可以防止错误操作和恶意意图。
的破坏。
否则继续判断命令号来决定节点的动作。
如果SINK节点需要数据，则会判断传感器编号，以确认需要该节点的哪个传感器数据。
节点完成数据分析后，将现场数据采集并打包并发送给SINK节点，或者启动调参系统进行参数调整，然后重新进入接收状态。
4 结论 在总结原有理论研究成果的基础上，本文提出了一种基于单片MSP和CCllOO收发芯片的低成本、低功耗温度无线传感器网络节点。
实验中，5个节点和1个SINK节点组成一个小型无线传感器网络。
无线传感器网络节点的成功设计为无线传感器网络组网和最终实际应用奠定了良好的基础。
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