一種無線傳感器網絡節點的開發

無線傳感器網絡系統中，每個傳感器節點都具有無線通信功能，各個測點的傳感器單元，對此處的參數進行測量，并組成一個無線網絡，將測量數據通過該網絡以無線方式傳送到監控中心。無線傳感器網絡系統與傳統的有線傳感器網絡相比，具有耗資小、安裝方便、維護和更新費用低等優勢，非常適合用于對布線困難的區域、人員不能到達的區域和一些對臨時場合的狀況進行遠程監測，如大型建筑的健康狀態監測、空間探索、災害預測、獲取敵方戰場信息等，也因此成為國際上的前沿熱點研究領域。

       針對環境及結構狀態監測，我們設計了一種無線傳感器網絡，該網絡由若干傳感器節點、一個無線接收功能的網絡控制節點及一臺計算機構成。無線傳感器節點分布于需要監測的區域內，執行數據采集、處理和無線通信等工作，網絡控制節點接收各傳感器的數據并以有線的方式將數據傳送給計算機。結構如圖1所示。

                                  

       傳感器節點的硬件設計

       總體結構

       傳感器節點是網絡的基本單元，由下列部件組成：微功耗微處理器、微功耗短距離射頻收發器、采集部分（各種傳感器）組成。節點結構示意圖如圖2所示。 

                                 
 

       微處理器

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

       MSP430X1XX 系列中的功能最強的單片機。

       MSP430F149 包含的組件為：

       （1）基礎時鐘模塊，包括1 個數控振蕩器（DCO）和2 個晶體振蕩器；

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

       （3）帶有3 個捕捉／比較寄存器的16 位定時器Timer_A；

       （4）帶有7 個捕捉／比較寄存器的16 位定時器Timer_B；

       （5）2 個具有中斷功能的8 位并行端口：P1 與P2；

       （6）4 個8 位并行端口：P3、P4、P5 與P6；

       （7）模擬比較器COMPARATOR_A；

       （8）12 位A/D 轉換器；

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

       （10）1 個硬件乘法器；

       （11）60 KB＋256字節FLASH，2 KB RAM。

       MSP430F149 豐富的片內外設可使整個電路變得異常簡化，減少了節點的功耗和體積。