基于環(huán)境信息監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計
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1．1．2 光照強度傳感器
在測量太陽光輻照度部分，選用TI公司的TSL230B來測量環(huán)境周圍的光照強度。該器件由先進的LinCMOS電流頻率集成轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。不需要外接元件即可完成高分辨率的光照／頻率轉(zhuǎn)換?？蓪⒈粶y環(huán)境周圍一定光譜的光照強度轉(zhuǎn)換成電流，再由電流／頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的買成頻率。輸出三角波或者方波的頻率完全由光照幅度決定，分辨率較高，可以直接與微處理器相連，其連接方式如圖3所示。S0、S1為該傳感器的靈敏度控制端；S2、S3是分頻系數(shù)選擇端；OUT為信號輸出端，進入單片機的捕獲輸入，通過計算兩次捕獲的時間內(nèi)計數(shù)的數(shù)值差，便可以計算出輸出頻率值，可以根據(jù)輸出頻率-輻照度關(guān)系對照，從而得到光線強度(單位：W／cm2)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161087.htm
1．2 微控制器模塊
微控制器是整個節(jié)點的核心，其設(shè)計性能決定了整個節(jié)點工作的性能。MSP430F1611是Texas Instruments公司開發(fā)的的高集成度、高精度的單芯片系統(tǒng)，是目前工業(yè)界中具有最低功耗的16位RISC混合信號處理器。具有極低的工作電壓，在1．8～3．6 V之間均可正常工作；極小的功耗，在話動模式時，工作電流僅需330μA，在休眠模式下只需要1．1μA，在關(guān)閉狀態(tài)僅僅需要0．2μA。MSP430F1611具有豐富的外設(shè)，具有8路12位的A／D，2路12位的D／A轉(zhuǎn)換器，大大簡化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并提高了系統(tǒng)的性價比。系統(tǒng)具有3個時鐘信號，包括1個高頻時鐘，1個低頻時鐘和1個DCO，靈活的時鐘選擇使得系統(tǒng)可以在最合理的時鐘頻率下工作，大大降低了系統(tǒng)的功耗，方便了系統(tǒng)的設(shè)計；它還有著豐富的外圍接口，包括標(biāo)準(zhǔn)串口，SPI接口，I2C接口，方便連接多種設(shè)備。MSP430F1611內(nèi)部具有10 kB的RAM和48 kB的Fash，充足的存儲空間可以保證協(xié)議的正常運行，方便協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)。另外系統(tǒng)具有中斷喚醒功能，可以通過中斷使單片機從休眠模式轉(zhuǎn)為活動模式，非常適合應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計。
1．3 射頻通信模塊
擔(dān)負著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的通信任務(wù)。隨著集成電路的發(fā)展，芯片的集成度越來越高，能耗越來越少，因此，傳感器節(jié)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(jié)省節(jié)點能量，延長工作壽命。在本方案設(shè)計中選用TI公司的CC2420射頻芯片。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，射頻收發(fā)器CC2420工作在從機模式，MSP430F1611工作在主機模式，通過SPI接口配置CC2420寄存器參數(shù)和讀寫緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)，詳細的引腳連接如圖4所示。該芯片是一款支持IEEE802．1．5．4、低功耗、工作于2．4 GHz頻段、有源RF收發(fā)器件。它采用直接序列擴頻(DSSS)技術(shù)；250 kb／s有效數(shù)據(jù)傳輸速率；低功耗：接收18．8 mA，發(fā)射17．4 mA；低電源電壓：使用內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器時2．1～3．6 V，使用外部電壓調(diào)節(jié)器時1．6～2．0 V；可編程控制發(fā)射功率；獨立的128字節(jié)發(fā)射、接收數(shù)據(jù)緩沖器；電池電量監(jiān)控。
CC2420可通過4線SPI總線(SI、SO、SCLK、CSn)設(shè)置芯片的工作模式、實現(xiàn)讀／寫緩存數(shù)據(jù)及讀／寫狀態(tài)寄存器等。
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