基于ZigBee的無線傳感器網絡節點的設計

2 無線傳感器網絡節點的設計與實現
2．1 節點總體設計
無線傳感器網絡節點通常由四個主要模塊構成：傳感器模塊(傳感器、信號調整、A／D轉換器)、處理器模塊(微處理器、存儲器)、無線收發模塊(無線網絡、MAC、收發器)和能量供應模塊(電源、AD-DC)。此外，還可選擇其他附加的功能模塊，例如定位模塊、移動設備模塊等。無線傳感器網絡節點其實現機理是以ZigBee傳輸模塊代替傳統的串行通信模塊，將采集到的信息數據以無線方式準確地發送出去。圖2描述了傳感器節點的組成。

2．2 節點硬件設計
2．2．1 處理器模塊和無線收發模塊
CC2430芯片延用了CC24．20芯片的架構，實現了系統芯片(SoC)解決方案。它能夠滿足ZigBee為基礎的2．4 GHz ISM波段應用對低成本、低功耗的要求，在單個芯片上整合了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。它使用1個8位MCU(8051)，具有32／64／128 KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包括模／數轉換器(ADC)、幾個定時器(Timer)、AES128協同處理器、看門狗定時器(WatchDog Timer)、32 kHz晶振休眠模式定時器、上電復位電路(Power On Reset)、掉電檢測電路(Brown Out Detection)以及21個可編程I／O引腳。
CC2430芯片采用0．18 μm CMOS工藝生產，工作時的電流損耗為27 mA；在接收和發射模式下，電流損耗分別低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。
2．2．2 傳感器模塊
設計中采用了數字溫濕度傳感器SHT11 ，該傳感器通過無線網絡對監測區域內溫度和濕度進行數據采集工作，具有極高的安全性、可靠性和長期穩定性。SHT11的供電電壓為2．4～5．5 V，測濕精度為±3．0％RH，在溫度為25℃時測溫精度為±0．4℃，其封裝形式采用了SMD(LCC)貼片封裝，該傳感器與CC2430的典型應用接口電路如圖3所示。在圖3中，CC2430與SHT11連接，只需要用2條I／O口線分別作為數據線DATA和時鐘線SCK，并在DATA端口接入一只上拉電阻，用于將信號提拉為高電平，同時在VDD及GND端口接入一只去耦電容，通過相應的軟件設計即可完成數據的采集與傳輸。