一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的開發(fā)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有無線通信功能，各個(gè)測點(diǎn)的傳感器單元，對此處的參數(shù)進(jìn)行測量，并組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，將測量數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡(luò)以無線方式傳送到監(jiān)控中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的有線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，具有耗資小、安裝方便、維護(hù)和更新費(fèi)用低等優(yōu)勢，非常適合用于對布線困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域和一些對臨時(shí)場合的狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，如大型建筑的健康狀態(tài)監(jiān)測、空間探索、災(zāi)害預(yù)測、獲取敵方戰(zhàn)場信息等，也因此成為國際上的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。

       針對環(huán)境及結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測，我們設(shè)計(jì)了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由若干傳感器節(jié)點(diǎn)、一個(gè)無線接收功能的網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)及一臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成。無線傳感器節(jié)點(diǎn)分布于需要監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、處理和無線通信等工作，網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)接收各傳感器的數(shù)據(jù)并以有線的方式將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

                                  

       傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

       總體結(jié)構(gòu)

       傳感器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的基本單元，由下列部件組成：微功耗微處理器、微功耗短距離射頻收發(fā)器、采集部分（各種傳感器）組成。節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。 

                                 
 

       微處理器

       微處理器采用TI公司的MSP430的F149單片機(jī)。TI 公司的MSP430 系列單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器，能夠在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作；其控制器具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)；帶FLASH 存儲(chǔ)器的單片機(jī)還可以方便高效地進(jìn)行在線仿真和編程。MSP430家族分為MSP430X1XX、MSP430X3XX、MSP430X4XX 三個(gè)系列。MSP430F149是

       MSP430X1XX 系列中的功能最強(qiáng)的單片機(jī)。

       MSP430F149 包含的組件為：

       （1）基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊，包括1 個(gè)數(shù)控振蕩器（DCO）和2 個(gè)晶體振蕩器；

       （2）看門狗定時(shí)器Watchdog Timer，可用作通用定時(shí)器；

       （3）帶有3 個(gè)捕捉／比較寄存器的16 位定時(shí)器Timer_A；

       （4）帶有7 個(gè)捕捉／比較寄存器的16 位定時(shí)器Timer_B；

       （5）2 個(gè)具有中斷功能的8 位并行端口：P1 與P2；

       （6）4 個(gè)8 位并行端口：P3、P4、P5 與P6；

       （7）模擬比較器COMPARATOR_A；

       （8）12 位A/D 轉(zhuǎn)換器；

       （9）2 通道串行通信接口（軟件選擇UART/SPI 模式）；

       （10）1 個(gè)硬件乘法器；

       （11）60 KB＋256字節(jié)FLASH，2 KB RAM。

       MSP430F149 豐富的片內(nèi)外設(shè)可使整個(gè)電路變得異常簡化，減少了節(jié)點(diǎn)的功耗和體積。