糧庫無線溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2．2 傳輸模塊設(shè)計(jì)
傳輸部分采用Chipcon公司的CC2420芯片。它是Chipcon公司推出的首款符合2．4 GHz IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03 技術(shù)，以0．18 μm CMOS工藝制成，只需極少外部器件，性能穩(wěn)定且功耗極低；具有工作電壓低(2．1～3．6 V均可工作)、能耗低、體積小等非常適合于集成的特點(diǎn)；采用QPSK調(diào)制方式，最大收發(fā)波特率250 kb／s，外部采用SPI的接口，可以直接和微處理器芯片ATmega128L相連接。傳輸模塊接口電路如圖3所示。

2．3 傳感器模塊設(shè)計(jì)
傳感器模塊采用的是數(shù)字溫濕度傳感器SHT11。該芯片主要特點(diǎn)如下：
①高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；
②提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；
③測量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；
④封裝尺寸超小，測量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；
⑤高可靠性，采用CMOS工藝，測量時(shí)可將感測頭完全浸于水中。
處理模塊ATmega128L通過I2C接口與SHT11相連。

3 節(jié)點(diǎn)軟件檢測
對(duì)設(shè)計(jì)好的節(jié)點(diǎn)分模塊進(jìn)行軟件檢測，針對(duì)各個(gè)不同模塊編寫測試程序驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)工作的可靠性。檢測工具為AVR Studi04，硬件仿真器為JTAGICE。在進(jìn)行軟件測試之前，先要通過連接AVRStudi04找到ATmega128，然后將其熔絲位更改為外部時(shí)鐘，使其對(duì)應(yīng)于7．372 8 MHz晶振提供的時(shí)鐘源。編程方式選用JTAG編程。本文僅就外部晶振及指示燈、串口、溫濕度傳感器SHT11和CC2420無線通信的軟件檢測進(jìn)行說明。完整的ZigBee協(xié)議棧由物理層、介質(zhì)訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層、安全層和高層應(yīng)用規(guī)范組成。ZigBee協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層、安全層和應(yīng)用程序接口等由 Zig-Bee聯(lián)盟制定。其中安全層(security)主要實(shí)現(xiàn)密鑰管理、存取等功能。應(yīng)用程序接口負(fù)責(zé)向用戶提供簡單的應(yīng)用軟件接口(API)，包括應(yīng)用子層支持(Application Sub-layger Support，APS)和ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZigBee DeviceObject，ZDO)等，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層對(duì)設(shè)備的管理。其中協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)在介質(zhì)訪問控制層定義實(shí)現(xiàn)，星型網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層定義。用戶可針對(duì)不同的需要在應(yīng)用層自行定義開發(fā)，也可參考引用已定義的一些簇(cluster)。ZigBee協(xié)議棧示意圖如圖4所示。

3．1 外部晶振及指示燈檢測
外部晶振及指示燈(黃燈)的部分檢測程序如下：