基于msp430的无线传感器网络设计

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1、基于的无线传感器网络设计回92493部队史永彬回国防科技大学叶湘滨简要介绍无线传感器网络!给出基于MSP430FIXX系列单片机的无线传感器网络节点制作及组网设计方案"结合射频收发一体的NORDIC系列芯片和新型数字传感器!设计可组建无线网络的探测节点!实摘要现对监测区域内相关物理信号的采集"给出组网设计中相关技术研究#通过实验表明!制作的传感器节点在数据采集和传输过程中有较高的可靠性#关键词无线传感器网络传感器节点MSP430低功耗以获取监视区域信息网络的自组织特性体现在当节点引言失效或新节点加入时网络能够自适应重新组建以调整全传感测试技术正朝着多功能化~微型化~

2、智能化~网络局的探测精度充分发挥资源优势即网络中的各节点除化~无线化的方向发展自组织无线传感器网络(SelfOr-具备数据采集功能外兼有数据转发实现多跳的路由功能ganiZingWirelessSensorNetWorks>作为新兴技术是目1.1节点组成前国外研究的热点其在军事~环境~健康~家庭~商业~空典型的无线传感器网络节点由数据采集~处理~传输间探索和灾难拯救等领域展现出广阔的应用前景早在和电源4个主要部分组成传感探测单元由传感器进行2003年美国自然科学基金委员会已经斥巨资来支持这方监测区域内待测对象的信息采集;微控制单元实现数据的面的研究并且出现了一些致力

3、于无线传感器网络的公分析~处理和存储等功能;无线传输单元负责低功耗短距司其中CrossboW公司已推出了Mica系列传感器网络产离节点间通信;供电单元选取小型化~高容量的电池以确品国内很多大学现已经开展相关领域的研究但大部分保节点的长寿命和微型化具体节点设计如图2和图3工作仍处在自组织无线网络协议性能仿真和硬件节点小所示规模实验设计阶段本文就国防科技大学传感器教研室开展可应用于环境监测方面无线传感器网络设计与实现进行介绍1无线传感器网络硬件设计无线传感器网络模型(如图I所示>是不同于传统无线网络的无基础设施网通过在监测区域内随意布撒大量传感器节点(简称节点>由各节点

4、自行协调并迅速组建通图2无线传感器网络节点结构信网络在能量利用率优先考虑原则下进行工作任务划分!1"无线传输单元无线收发模块选用挪威Nordic公司推出的nRF40I芯片nRF40I是工作在ISM频段433.92MHZ/434.33MHZ的单片无线收/发一体芯片是包括了高频发射/接收~PLL合成~FSK调制/解调和双频道切换等单元的高集成度无线数传产品其最高传输速率可达20Kb/s接收灵敏度为-I05dbm最大发射功率为I0dbm较其他类别射频收发芯片外围电路设计简单设计中工作频率图1无线传感器网络模型paper＠mesnet.com.cn(投稿专用>2006年第7

5、期MicrocontrollersEmbeddedSystems5～5kHZ(外置单电容可调)960HZ带宽下分辨率为5mgO该传感器可广泛应用于惯性导航地震监测车辆安全和电池供电设备的运动状态测试等领域O旁MaXim公司的DSI8b20是一线式数字温度传感器O测量结果可选用9～I2位串行数据输出9测量范围为-55～I25C9在-I0～85C测量准确度为0.5CO旁光敏电阻55I6是基于半导体光电效应工作的光导管9对光强感应灵敏度相当高O当受到一定波长范围的光照时9其阻值(亮电阻)急剧减小9电流迅速增加9通过参考电阻分压后进行A/D采样即可获得光敏电阻的阻值9进

6、图3无线传感器网络节点实物图片而换算出光照强度O锁定在434.33MHZ9微控制单元仅须提供四根口线2收旁驻极体话筒HX034P是电容式微麦克风O输入信发状态切换TXEN待机与工作状态切换PWRUP和数号为声音信号9输出信号经MAX4466构成的前置放大电据通信接口线DIN/DOUTO射频信号输出设计采用环形路后进行电压值A/D采样9处理器的A/D采样频率可达差分输出天线O200kHZ9可捕获到声音信号O!2"微控制单元结合使用上述几种传感器和敏感器件的无线传感器TI公司MSP430系列单片机是一种具有集成度高网络节点9能够实现温度加速度(震动)的准确测量与探

7、功能丰富功耗极低等技术特点的I6位单片机O超低功测3光敏电阻有其自身的光谱特性和温度特性9因此在实耗的混合信号控制器丰富的片内外设节能考虑的多种验中不作精确标定3另外对声音信号的捕获和复现需要进工作模式和对C语言程序设计的支持9使得MSP430系列行大量的数据处理9从能量利用和传感器节点功能的精简单片机非常适合于应用在嵌入式系统中O设计中选用带角度考虑9实验中对声光强弱的探测通过设定阈值来给出有Flash存储器可进行在线编程的MSP430XI3X布尔型(0或I)输出OMSP430XI4X系列单片机3外围模块有看门狗定时器A/!4"供电单元b同步/异步