低功耗無線傳感器網絡節點設計

　　3.1 數據采集模塊

　　數據采集模塊是應用傳感器件監測外部環境。比如溫度、濕度、液位、位移、轉速等模擬參數，然后通過A／D轉換送給單片機進行處理。

　　3.2 數據處理模塊

　　處理器是整個節點的中心。其他模塊都要通過處理器控制。因此處理器性能的好壞決定整個節點的性能。處理器采用PICl8F4620型單片機。它具有13路通道的10位模數轉換模塊，2.0～5.5 V寬工作電壓。內嵌用于存儲數據的3 986字節SRAM和用于存儲程序代碼的64 K字節Flash，Jrl'AG程序下載和在線調試接口。支持4線SPI和12c主從模式等特點。

　　3.3 射頻模塊

　　在無線傳感器網絡中。最關鍵的技術是實現節點間的通信。隨著集成電路的發展。芯片的集成度越來越高，能耗越來越少，因此，傳感器節點的能量主要是消耗在通信上。

　　所以。選擇一款低能耗的通信器件將節省節點能量，延長壽命。在ZigBee無線傳感器網絡應用中，射頻收發器CC2420工作在從機模式。PICl8F4620 T作在主機模式，通過SPl接口配置CC2420寄存器參數和讀寫緩沖器內的數據，詳細的引腳連接如表1所示。

CC2420具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16MHz晶體振蕩器等非常少的外圍電路就能在2.4 GHz頻段工作。同時。CC2420提供一個4線SPI接口（SI、SO、SCLK、CSn）與微處理器連接，通過這個接口完成設置和收發數據工作。并實現讀，寫緩存數據、讀，寫狀態寄存器等。片選信號CSn低電平有效。該接口使用步驟為：

　　①驅動CSn為低電平。告知CC2420開始新的SPI通信周期。

　　②cc2420選中后。開始驅動SCU（時鐘信號。SCLK無需用固定頻率驅動并有一個可變的服務周期。在SCLK信號上升沿。CC24加采樣sl、SO上的數據；在SCLK信號下降沿。如果SO為輸出模式，CC2420將改變s0上的數據。當這一周期完成時，停止SCLK的驅動并將Cs-信號變為高電平。

　　3.4 供電模塊

　　偏遠地區的工業設施、軍事裝備的監控系統具有無人值守、低數據量和點多面廣等特點。該監控系統應用ZigBee無線傳感器網絡傳輸數據。采用電池供電，因此，網絡節點的功耗為系統設計的關鍵。CC2420采用低電壓供電（2.1～3.6 V），并具有休眠模式，且從休眠模式激活的時延短，因此，功耗大大減小。CC2420各狀態下的電流消耗典型值為：穩壓器關閉為0.02 μA。低電位模式為20μA，空閑模式為426μA.接收模式為18.8 μA，發送模式（如Ⅳ=0 dBm）為17.4 μA。另外，PICl8F4620也是一款低電壓供電的器件（2.0～5.5 V）。并具有運行、空閑、休眠3種功耗管理模式，合理利用這些功耗管理模式可獲得理想的節能效果。該系統設計的3.3 V穩壓電源是由兩節五號電池或9 V方型鎳氫電池穩壓至3.3 V的電源來提供。圖2為CC2420射頻收發器的應用電路。