無線傳感器的網(wǎng)絡節(jié)點之硬件設計

1 系統(tǒng)概述

　　本文設計了一種WSN硬件平臺，由若干具有無線接收功能的傳感器節(jié)點，以及一臺PC機組成。

　　根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡的應用需求以及功能要求，節(jié)點的設計主要包括下面幾個基本部分：傳感器單元、處理器單元、A/D單元、射頻單元、供電單元以及擴展接口單元。節(jié)點的硬件體系結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1

　　傳感器單元負責對所關(guān)心的物理量進行測量并采集數(shù)據(jù)，提供給處理器單元進行處理；處理器單元負責數(shù)據(jù)處理及控制整個節(jié)點的正常工作；射頻天線單元負責與其他節(jié)點進行無線通信，交換控制信息和相關(guān)數(shù)據(jù)；供電單元負責為節(jié)點提供運行所需的能量；擴展接口可以實現(xiàn)節(jié)點平臺的功能拓展，以適應不同的應用需求。

　　2 節(jié)點核心模塊設計

　　2.1 電源模塊設計

　　電源是設計中的關(guān)鍵部分，電源穩(wěn)定工作是整個節(jié)點正常工作的保證，設計合理的電源電路至關(guān)重要。節(jié)點包含模擬器件和數(shù)字器件，模擬器件的抗干擾能力較差，且數(shù)字器件常常為模擬器件的噪聲源，故為了提高電路的抗干擾能力，模擬器件接模擬地并采用數(shù)字地與模擬地單點共地。電源可選用電池或干電池，電源芯片可選用XC6209、XC6221系列的LDO電源芯片，分別提供3.3V和1.8V的數(shù)字與模擬電壓，電路如圖2所示。

圖2

　　2.2 傳感器模塊設計

　　2.2.1 溫度傳感器設計

　　本設計采用LM75DM-33R2串行可編程溫度傳感器，這種傳感器在環(huán)境溫度超出用戶變成設置時通知主控制器。滯后也是可以編程解決。它采用2線總線方式，允許讀入當前溫度，并可配置器件。它是數(shù)字型溫度傳感器，直接從寄存器讀出溫度參數(shù)，并可實現(xiàn)編程設置INT/CMPTR輸出極性。

　　圖3是其功能圖，由于設計中只是簡單的監(jiān)測環(huán)境的溫度，故只需一片LM75，所以地址線A0、A1、A2置地，INT/CMPTR懸空，設計的接口電路如圖4所示。

圖3 功能圖

圖4