无线传感器模块的设计
无线传感器网络的设计与应用
无线传感器网络的设计与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量的、低成本的、具备处理能力的传感器节点组成的网络系统。
这些传感器节点能够感知环境中的物理量、采集数据，并将数据通过网络传输给基站进行处理和分析。
无线传感器网络的设计与应用已经广泛涉及生活的各个领域和行业，如农业、环境监测、智能交通等。
一、无线传感器网络的设计无线传感器网络的设计包括网络拓扑的构建、传感器节点的布置以及通信协议的选择等方面。
1. 网络拓扑的构建无线传感器网络的网络拓扑可以采用多种结构，如星型、树状、网状等。
在设计过程中，需要考虑网络的可扩展性、鲁棒性和能耗等因素。
合理选择网络拓扑结构可以最大程度地降低能量消耗，提高网络的稳定性和可靠性。
2. 传感器节点的布置传感器节点的布置决定了网络的采样范围和采样密度。
在设计过程中，需要综合考虑感兴趣区域的特点、网络的覆盖需求以及节点之间的通信距离等因素，合理布置传感器节点可以有效地提高数据采集的准确性和高效性。
3. 通信协议的选择在无线传感器网络中，通信协议的选择对于网络的性能和能耗具有重要影响。
常用的通信协议包括LEACH、SPIN、TPS等。
在设计过程中，需要分析网络的实际应用需求，选择适合的通信协议以提高网络的性能和能效。
二、无线传感器网络的应用无线传感器网络的应用涵盖了各个领域，以下仅列举几个典型的应用案例：1. 农业领域无线传感器网络可以在农业领域中实现精准的农业管理和故障检测。
通过在农田中布置传感器节点，实时采集土壤湿度、气温、光照等环境信息，并通过数据分析和决策模型，实现对土壤肥力、作物生长状态、病虫害等情况的监测和管理，提高农田的利用效率和作物的产量。
2. 环境监测领域无线传感器网络可以用于环境监测，实时采集和传输大气污染、水质安全、噪声等环境信息。
通过对环境数据的实时监测和分析，可以及时发现环境异常情况并采取相应的措施，保护生态环境和人民的健康安全。
无线传感器设计工作总结
无线传感器设计工作总结
无线传感器是一种能够感知和收集环境信息，并通过无线网络进行数据传输的设备。
在现代科技发展的背景下，无线传感器的应用范围越来越广泛，涉及到环境监测、智能家居、工业自动化等多个领域。
无线传感器的设计工作是一个复杂而又关键的环节，它直接影响着传感器的性能和稳定性。
在这篇文章中，我们将对无线传感器设计工作进行总结和分析。
首先，无线传感器的设计需要充分考虑其所处的环境和使用场景。
不同的环境对传感器的要求不同，比如在高温、高湿度或者强电磁干扰的环境下，传感器需要具备更高的稳定性和抗干扰能力。
因此，在设计过程中，需要对环境进行充分的分析和测试，以确保传感器能够正常工作。
其次，无线传感器的设计还需要考虑到其功耗和通信距离。
传感器通常需要长时间运行，因此功耗的控制至关重要。
同时，通信距离也是一个需要考虑的因素，特别是在一些较大的应用场景中，传感器需要能够稳定地进行数据传输。
另外，无线传感器的设计还需要考虑到其硬件和软件的配合。
硬件设计需要充分考虑到传感器的精度、灵敏度和稳定性，而软件设计则需要考虑到数据的采集、处理和传输。
这就需要硬件工程师和软件工程师之间的密切合作，以确保传感器的设计能够满足实际需求。
总的来说，无线传感器设计工作是一个复杂而又综合性很强的工作。
在设计过程中，需要充分考虑到环境、功耗、通信距离、硬件和软件等多个因素，以确保传感器能够稳定、可靠地工作。
随着无线传感器技术的不断发展，我们相信在未来会有更多的创新和突破，为各个领域带来更多的便利和效益。
无线温度传感器的设计
无线温度传感器的设计摘要：随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落，温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。
关健词：无线温度传感器设计在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，工作人员可以在这里将控制指令传输给现场执行模块进行各种操作。
这样就会产生数据传输问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。
此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。
在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，无线通信技术的发展使得温度采集测量精确，简便易行。
为此，采用以下方案设计一种无线温度传感器，能够方便人们的工作和生产。
1、传感器的选择传统的模拟式传感器具有测量转换速度快，温度测量范围宽的优点。
但是模拟传感器的模拟信号需要先经过取样、放大和模数转换电路处理，再将转换得到的表示温湿度值的数字信号交由微处理器或 dsp 处理。
被测信号从敏感元件接收的非电物理量开始，到转换为微处理器可处理的数字信号之间，设计者须考虑的线路环节较多。
采用具有直接数字量输出的传感器能够避免上述问题。
数字式传感器能把被测模拟量直接换成数字量输出，可以直接与数字设备（计算机，计数器，数字显示系统等）相联，数字式传感器具有高的测量精度和分辨率，稳定性好，信号易于处理、传送和自动控制，便于动态及多路测量，读数直观，安装方便，维护简单，工作可靠性高。
考虑系统的经济性和温湿度传感器的优缺点及发展状况，确定温度传感器采用数字式。
2、短距离无线通信模块的选择随着大规模集成电路技术的发展，世界上主要的芯片厂商都推出了无线收发芯片。
短距离无线通信系统的大部分功能都集成到一块芯片内部，一般使用单片数字信号射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块。
无线传感器网络SoC芯片电源模块LDO的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆＬＤＯ ｏ ＳＮ ｏ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒＷ Ｓ Ｃ ｙ ｔ ｍ
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｇ Ｐｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｌ ｔ ｎｃＩｄ ｓ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｊ ｊ ｎ ｎｖｒ ｔ， ｉ ｉ ｇ３ ２ ０ ， ｈ ａ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅｅ ｒ ｉ ｎ ｕｔ ａ ｄＥ ｇ ｅｉ ， ｕｉ ｇＵ ｉｅｓｙ Ｊ ｊ ｎ ３ ０ ５ Ｃ ｉ ） ｃｏ ｙ ｎ ｎ ｉ ａ ｉ ｕａ ｎ
摘 要 ： 用 Ｓ Ｉ ． ８ ｍ Ｃ Ｏ 采 Ｍ Ｃ０ １ ｌ Ｍ Ｓ工 艺 ， 计 了一 种 应 用 于 无 线传 感 器 网络 Ｓ Ｃ芯 片 中射 频 收 发 机 模 块 的 Ｌ Ｏ。 有低 温 度 系 ｘ 设 ｏ Ｄ 具
数 ， 静态 电流和高 电源电压抑 制 比。其电源 电压抑 制 比大于 ５ ｄ 低 ８ Ｂ在 ｔ Ｈ 。在 一 ０一 ＋８ ℃ 的范 围内 。 度 系数 为 ６ ｋｚ ４ ５ 温 ．
８ ｐｍ ７ ｐ ／℃ 。 电源 电压 在 ２ ０— ． Ｖ的 变 化 范 围 内 。Ｄ 能 提供 １８ ． ３６ ＬＯ ． Ｖ的 稳 定 输 出 电 压 。 ０ Ａ 的输 出 电 流 。 芯 片 面 积 为 ０ ｌ ｍ Ｏ ．
１８ ｍ ， ６ ｍ 最大静态电流为 ２ １９ 。测试 结果表明带隙基准 的输 出电压为 ０ ４ ９ Ｌ Ｏ的输出电压是 １８０ 。 ２ ． Ａ ．２ Ｖ，Ｄ ．５ Ｖ 关键词 ： 无线传感器网络 ＳＣ； ｏ 线性降压变换器 ； 误差放大器 ； 带隙基准源
ｅ ｕ ｐｙｆｏ ２ ０ ｔ ． Ｖ， ａ ｒ ｖｄ ｔ ｂｅ ｏ ｔ ｕ ｏｔｇ ． Ｖ， ｎ ｕｐ ｔｃ ｒｅ ｔ１ ０ ｒ ｐ ｌ ｒ ｍ ． ｏ ３ ６ ｉｃ ｎ ｐ ｏ ｉｅ ａｓａ ｌ ｕｐ ｔ ｌ ｅ １ ８ ａ ｄ ｏ ｔ ｕ ｕ ｒ ｎ ０ ｍＡ．Ｔ ｅ Ｌ ｓ ｔ ｖ ａ ｈ ＤＯ ｈｐ ａ ｅ ｃ ｉ ｒａ ｉ ｓ ａ ｏ ｔ １ ８ ｍｍ ａ ｄ ｍａ ｉ ｕ ｑ ｉｓ ｅ ｔｃ ｒｅ ｔｉ ２ ． ｐ ｂ ｕ ６ ０． ． ｎ ｘｍ ｍ ｕｅ ｃ ｎ ｕ ｒｎ ｓ２ １ ９ Ａ．Ｔｈ ａ ｕ ｅ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｏ ｔｕ ｆｂ ｄ ａ ｅ ｍｅ ｓ ｒｄ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｕｐ ｔｏ ａｎ ｇ ｐ ｓ ｒｆ ｒｎ ｅ ｉ ． ２ Ｖ．ａ ｄ ｔａ ｆＬ ｅｅｅ ｃ ｓ０ ４ ９ ｎ ｈ ｔ ＤＯ ｓ １ ８ ０ ｏ ｉ ． ５ Ｖ．
无线传感器网络远程监测系统的设计与实现
无线传感器网络远程监测系统的设计与实现随着科技的发展和社会的进步，无线传感器网络日益成为了各个领域中不可或缺的技术。
特别是在工业、安防、环境监测等领域，无线传感器网络可以实现对于物理量、运动变化、环境参数等的高效、实时、准确地监测。
为了更好的应对这种需求，本文将介绍一种无线传感器网络远程监测系统的设计与实现。
一. 系统架构的设计系统架构包括以下模块：物理节点模块、数据处理模块和远程监控模块。
其中，物理节点模块负责检测现场的物理量，并将数据进行采集和传输。
数据处理模块负责接收、处理和存储传感器节点采集的数据。
远程监控模块可以通过互联网和用户的移动设备实现数据传输，用户可以通过手机、平板电脑等移动设备对传感器网络进行实时监控。
在系统架构设计中，为了保证网络的稳定性和扩展性，使用分布式网络模型，实现消息的可靠传输和数据的快速、准确处理。
二. 硬件的设计在硬件的设计上，本系统采用基于 ZigBee 协议的无线传感器节点用于采集和传输现场数据。
在传感器节点的设计中，考虑了能耗、信号传输距离、网络协议等因素，使用了专业芯片和设计技术提升网络的鲁棒性和稳定性。
传感器节点采用传感器模块和微控制器进行采集、处理和传输数据。
传感器模块可以通过接口与物理量进行连接，微控制器需要对传感器的数据进行采集和编码，并将数据通过 ZigBee 协议进行传输。
同时，每个传感器节点的 ID 及位置信息等也需要在硬件设计中进行考虑。
三. 软件的设计在软件设计中，考虑了低功耗、可靠性、数据传输的实时性等多方面的因素。
在传感器节点的软件设计中，需要考虑如何对硬件，尤其是传感器进行优化驱动。
并保证数据传输的实时性和可靠性，需要采用协议栈实现。
同时，对于节点的升级和配置也应该进行考虑。
在数据处理软件的设计中，进行数据聚合和数据统计。
将传感器采集回来的数据进行统计、聚合处理，从而形成更精准、全面的监测数据。
在远程监控软件的设计中，软件需要实现数据的传输、展示和记录等功能。
无线传感器网络的设计方案
无线传感器网络的设计方案无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由多个分布式、自组织的传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境中的物理或化学参数。
在各种应用领域，例如环境监测、智能交通、无人机控制等，无线传感器网络都发挥着重要的作用。
为了确保无线传感器网络的高效运行和可靠性，设计一个合理的网络架构和通信方案至关重要。
本文将介绍一个设计方案，以实现一个具有高性能和可靠性的无线传感器网络。
一、网络拓扑结构设计为了达到高效的通信和资源利用，无线传感器网络通常采用多层、分布式的拓扑结构。
其中，典型的拓扑结构包括星型、网状和集簇等。
在设计网络拓扑结构时，需要考虑以下几个因素：1. 覆盖范围：根据应用需求和监测区域大小，选择合适的网络拓扑结构。
对于大范围的监测区域，可以采用星型或网状结构；而对于局部区域监测，可以采用集簇结构。
2. 能量消耗：无线传感器节点通常由电池供电，因此在设计网络拓扑结构时，需要考虑节点能量消耗的均衡。
合理选择节点的位置，减少能量消耗不均衡现象，延长整个网络的寿命。
3. 通信效率：网络拓扑结构的设计应该确保节点之间的距离尽量接近，以提高通信效率。
同时，避免冗余的节点连接，减少通信负载。
二、节点通信协议设计在无线传感器网络中，节点之间的通信是通过协议来实现的。
设计一个高效的通信协议可以提高网络的可靠性和传输效率。
以下是设计节点通信协议时需要考虑的几个因素：1. 数据传输方式：根据应用需求和传输特性，选择合适的数据传输方式。
例如，可以采用直接传输方式、多跳传输方式或基于路由的传输方式。
2. 路由选择算法：根据网络拓扑结构和节点分布情况，设计合适的路由选择算法。
例如，可以采用最短路径算法、最小代价算法或基于能量消耗的路由算法。
3. 数据压缩和聚合：为了减少能量消耗和网络带宽占用，可以设计数据压缩和聚合技术。
将相似的数据进行压缩和聚合，减少无用数据的传输。
无线传感器网络的设计与实现
无线传感器网络的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经成为了一个备受关注的研究领域，并在众多应用场景中发挥着重要作用。
无线传感器网络是由大量的传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式形成一个自组织的网络，能够实现对监测区域内的物理信息，如温度、湿度、压力、光照等的感知、采集和传输。
无线传感器网络的设计是一个复杂而具有挑战性的任务，需要综合考虑多个方面的因素，包括传感器节点的硬件设计、网络拓扑结构的选择、通信协议的制定、能量管理策略的设计以及数据处理和传输的算法等。
在传感器节点的硬件设计方面，需要考虑到传感器的类型和性能、微处理器的计算能力、无线通信模块的传输距离和功耗、电源管理模块的效率以及存储模块的容量等。
例如，对于监测环境温度的应用，可能需要选择精度较高、响应速度较快的温度传感器；而对于需要长时间运行且能量供应有限的场景，就需要选择低功耗的微处理器和高效的电源管理芯片。
网络拓扑结构的选择对于无线传感器网络的性能和可靠性有着重要影响。
常见的拓扑结构包括星型、树形、网状等。
星型拓扑结构简单，易于管理，但中心节点的负担较重，一旦中心节点出现故障，整个网络可能会瘫痪；树形拓扑结构可以有效地扩展网络覆盖范围，但对节点的路由能力要求较高；网状拓扑结构则具有较高的可靠性和容错性，但网络管理和控制较为复杂。
在实际应用中，往往需要根据具体的监测需求和环境条件来选择合适的拓扑结构。
通信协议的制定是无线传感器网络设计中的关键环节之一。
由于传感器节点的能量有限，通信协议需要在保证数据可靠传输的前提下，尽可能地降低功耗。
例如，采用低功耗的无线通信技术，如 ZigBee、Bluetooth Low Energy 等；优化数据包的格式和大小，减少不必要的开销；采用睡眠机制，让节点在不需要通信时进入低功耗状态等。
能量管理策略对于延长无线传感器网络的生命周期至关重要。
低功耗无线传感器模块的软件设计
ＩＩ ； Ｔ ＝Ｉ Ｅ ＝Ｉ ＸＩ ；
Ｅ Ａ＝Ｉ ；
如 图２ 示 。软 件 系统 包括 系 统初 始 化 、休 所 眠与唤 醒单 元 、传 感器 采集 单元 、 电池 能量 检 测单 元 、无线 数据 发送单 元 、网络地 址辨
３３ 低功 耗软件 设计 ．
由Ｍ Ｕ 元 、射 频 收 发单 元 、传 感 器单 元 、 Ｃ单 电源 电压 变 换单元 、充 电单 元组 成 。所有单 元 均 采 用 低 功 耗 元 件 。对 于 耗 电较 多 的 单 元 ， ￣Ｍ Ｕ ｎ Ｃ 和射 频 收 发单 元 均采 用 具有 休 眠 功 能 的元件 。无 线传 感器模 块 的ＭＵ Ｃ 采用Ｓ Ｃ 处 于 休眠 方 式 下 ，耗 电极 少 ，约９ ０ Ａ 当 Ｔ ０ｎ。 公司 的Ｓ Ｃ Ｉ ０ 芯片 ，射 频收 发单 元采 用Ｔ 收到 主机 发 出的唤醒 命令 后 ，Ｃ Ｌ０ 唤醒 ， Ｔ ＩＬ４ Ｉ Ｃ１１ 公 司 的Ｃ Ｉ ０ 芯 片 。 Ｃ１１ 进 入 接 收方 式 工 作 ，接 收 主 机 的 数 据 和命 ３ 软 件设 计 ． 令 。 以下代 码 展示 了如 何 使Ｃ １０ 进入 Ｗ Ｒ Ｃ １１ Ｏ
识单 元 。
ｗ ｉｅ １ ｛ ｈ ｌ （）
Ｐ ＯＮ Ｏ ２； Ｃ ＝ ｘ０
）
种 用 于采集 温 室大棚 中，温湿 度等 参数 的无 线节 点 。该节 点包括 以下功 能： 采 集 多 点 温 度 ，包 括 土 壤温 度 、 空气 温 度 、室 外气温 、灌 溉水 温 。 采 集 多 点 湿 度 ， 包 括 土 壤湿 度 、空 气 湿 度 、室 外湿度 。 采集 大棚 内二氧 化碳浓 度 。 采集 大棚 内的光 照度 。 采集 大棚 土 壤Ｐ 值 。 Ｈ 采 用 锂 离 子 充 电 电池供 电， 可充 电 ， 充 电一 次可 工作 ｌ ０ ｄ 时 以上 。 Ｏ０ ， 无线数 据传 输距 离大 于 １０ 。 ０米 ２ ２硬 件结 构 ． 基 于 以 上 无 线 传 感 器 模 块 的 功 能 要 求 ，硬 件 电路 的设 计 框 图如 图 １ 示 。系 统 所
无线传感器网络节点硬件的模块化设计
中 图分 类 号 ：ＴＰ １ ２２
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｍｏ ｕａ ｄ ｌ ｒ Ｈａｒ ｗａｒ ｓ ｇ ｆＷ ｉｅｌ ｓ ｎ ｏｒＮｅ ｗｏｒ ｄ ｄ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｅ ｓ Ｓｅ ｓ ｔ ｋ Ｎｏ ｅ
Ｊ ａ ｇ Ｆｅ ｇ ｎ Ｔ ｎቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｎ Ｔｉｎ Ｙｕ ｉｎ ｎ ｍｉ ｇ， ｏ ｇ Ｌｉ ｇ， ａ
用 户 下 达 网络 的操 作 命 令 。
Ｆａｈ 还 包 含 模 拟 数 字 转 换 器 （ ｌｓ ， ＡＤｃ） ４个 定 时 器 （ ｍ— ， Ｔｉ
ｅ ） ＡＥ １ ８协 处 理 器 ， 门狗 定 时 器 （ ａｃ ｄ ｇ ｔ ｒ ， ｒ， Ｓ ２ 看 Ｗ ｔｈ ｏ —ｉ ） ｍｅ
ＭＣＵ（ ０ １ ， ８ ５） ８ ＫＢ 的 ＲＡＭ ， ２ ＫＢ、 ４ ＫＢ或 １ ８ ＫＢ 的 ３ ６ ２
和 通 信 工 作 ； 聚节 点 负 责 网 络 的 发 起 和 维 护 ， 集 并 上 汇 收 传 数 据 ， 中转 器 下 发 的命 令 通 告 采 集 节 点 ； 将 中转 器 负 责 上 传 收 集 到 的数 据 并 将 控 制 中 心 发 出 的 命 令 信 息 传 递 给 汇 聚 节 点 ； 制 中心 负 责 处 理 最 终 上 传 数 据 ， 且 可 以 由 控 并
１ ００ ４ ０芯 片 简 介 ２３
ＣＣ ４ ０是 一 款 工 作 在 ２ ４ ＧＨｚ免 费 频 段 上 ， 持 ２３ ． 支 Ｉ ＥＥ ８ ２ １ ． Ｅ ０ ． ５ ４标 准 的 无 线 收 发 芯 片 。该 芯 片 具 有 很 高 的集 成 度 ， 积 小 功 耗 低 。单 个 芯 片 上 整 合 了 Ｚｇ ｅ 体 ｉＢ ｅ射 频（ ＲＦ） 端 、 前 内存 和 微 控 制 器 。ＣＣ ４ Ｏ拥 有 １个 ８位 ２３
无线传感器网络节点模块化的接口电路设计
码， 完成 对各 功能模块 的控 制 （ 开启采 集 、 时统清零 等 ） 。系
统要完成多次重复性试验 ， 因此每次试验 完毕要 把实验数据
（ 冲击波数据 、 环境变 量信息 、 时统跟 定位 信息等 ） 存储 到数
据存储 管理模块 统一 管理 ， 同时 准备 下次 试 验 。系 统工 作 时， 数据储存管理模块 Ｓ Ｉ 口一方 面工 作在从 模式 ， 收 Ｐ接 接 主控模块发送 的命令 ； 另一 方面 工作在 主模式 ， 发控制 其 转 他功能模块的命令码并读取试验数据进行统一管理 ， １ 图 为
摘 要 ： 了 完成 测 试 任 务 ， 感 器 节 点 采 用 模 块 化 设 计 。 为 了 实现 各 模 块 间 方 便 、 速 地 通 信 ， 据 可 编 程 为 传 快 依
逻辑 器件 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ编程灵活 ， 在部 分功能模块 内扩展 了专用 Ｓ Ｉ 口电路 。试验证 明 ： 口电路 工作稳 定、 Ｐ接 接 模块 间可
扩展专用 Ｓ Ｉ 口电路 ， 高系统 通信 速度 与灵 活性 ， Ｐ接 提 方便
系统扩展功能模块 ， 提高系统整体性能 。
了接 口和控制 ， 且提高了系统的整体性能及系统扩展性 。
Ｓ Ｉ 口电路设计分两部分 ： Ｐ接
１ 节 点 的模块 化设计 及 其接 口电 路
无线传感器 网络节点采用模块化 的设计 方法 ， 每个 节点 包 括无线 收发模块 、 核心主控模块 和功能模块 。系统通过无 线 收发模块接收 主站发送 的命令码 ， 核心主控模块对命令解
快速 便 捷 通 信 、 系统 扩展 性 强 ， 系统 整体 性 能提 高 。 关 键 词 ： 线 传 感 器 网 络 ； 块 化 设 计 ； Ｐ Ｄ；Ｐ 无 模 Ｃ Ｌ ＳＩ
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无线传感器模块的设计
作者：居锦武高祥
来源：《电子世界》2012年第16期
【摘要】无线传感器模块是物联网技术的底层节点基础，无线传感器模块主要完成数据采集工作，间歇式工作，一般采用电池供电，必须具有非常低的功耗。
本文通过一个数据采集无线传感器模块的设计实例，针对其低功耗的要求，详细说明了其硬件设计中采用的技术。
【关键词】无线；传感器；低功耗；嵌入式
1.引言
无线传感器网络是一种新的网络技术，该技术集信息采集、传输、处理于一体，在物联网飞速发展的情况下，无线传感器网络具有非常广泛的应用前景。
无线传感器模块即网络节点，是网络的核心部件，无线传感器模块一般完成数据采集工作，间歇工作，采用电池供电，因此无线传感器模块的功耗大小将是重要的设计问题。
本文以一个实际的无线传感器模块为例，说明了在模块硬件电路设计中采用的一些技术。
2.系统设计
2.1 系统功能需求
在温度大棚中，需要采集多种作物生成的外界要素，无线传感器模块的设计目的是实现一种用于采集温室大棚中，温湿度等参数的无线节点。
该节点应包括以下功能：
采集土壤温度、空气温度、室外气温、灌溉水温等多种温度数据。
采集土壤湿度、空气湿度、室外湿度。
采集二氧化碳浓度。
采集光照度。
采集土壤PH值。
模块基于锂离子充电电池供电，可充电，充电一次可连续工作1个月以上。
无线数据传输距离大于100米。
2.2 系统结构
系统结构的设计框图如图1所示。
系统由MCU单元、射频收发单元、传感器单元、电源电压变换单元、充电单元组成。
所有单元均采用低功耗元件。
对于耗电较多的单元，如MCU 和射频收发单元均采用具有休眠功能的元件。
无线传感器模块的MCU采用STC公司的
STC11L04芯片，射频收发单元采用TI公司的CC1101芯片。
系统平时处于休眠状态，主机发出唤醒命令时，系统被唤醒，完成采集和数据发送工作，然后又进入休眠状态。
大大降低了系统的功耗。
系统软件采用C51设计，基于RTOS结构。
3.硬件电路设计
3.1 电源电压变换
系统基于锂离子充电电池供电，锂电池的工作电压范围为3.6-4.2V，而MCU、无线模块、传感器的工作电压均为3.3V，因此应对锂电池电压进入变换，通过稳压芯片，转换为3.3V电压，供系统使用。
转换芯片采用MAX1759，该芯片具有工作电压范围宽、外部电路连接简单、工作效率高的特点，比较适用于电压转换。
电路图如图2所示。
3.2 充电电路
系统选用容量为3000mAH的锂电池，当电池电能耗尽时，可进行充电操作。
充电电路输入5V电源，主控芯片选用CN3052A，这是一款常用的500mA单节锂电池充电芯片，该芯片使用恒压恒流方式充电，具有使能、芯片/电池温度保护、充电指示灯等功能。
电路如图3所示。
图中D3为充电指示灯，电阻R17可控制充电电流，使用了5.6K的电阻。
计算公式如下：
Ich=1800V/5600=322mA
对于3000mAH的锂电池，充满约需12小时。
3.3 MCU电路
微控制器芯片选用STC公司的STC11L04，该芯片工作电压3.3V，具有掉电休眠模式，掉电时耗电小于0.1μA。
MCU电路发图4所示。
图中，D1为工作指示，正常工作时，每秒闪烁1次；电池电量不足时，每秒闪烁2次；故障时，每秒闪烁3次。
3.4 电池电压检测
锂离子充电电池对于过放电非常敏感，系统设置了电池电压检测电路，对锂离子充电电池的端电压进行检测，以控制系统是否继续工作。
该信息也可传回上位机。
检测电路如图5所
示。
电路基于精密比较器LM258，组成2个回滞比较器，分别用于电池低压和耗尽的检测。
在系统处于休眠状态时，比较器电路停止工作。
3.5 无线收发模块
无线收发模块采用TI公司的CC1101芯片，电路如图6所示。
CC1101与MCU之间通过SPI总线连接，MCU对CC1101的初始化设置、命令发送、数据收发都在SPI总线上进行。
CC1101的GDO0引脚连接到MCU的外中断INT1，当CC1101状态变化或是被唤醒时，向MCU发出中断请求，MCU运行程序完成相应的操作。
3.6 温度传感器
为简化电路，系统采用单总线温度传感器DS18B20来完成温度检测。
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃。
在
单根总线上可连接多达8个芯片，大大简化了电路连接。
MCU芯片第9脚DQ1即用于连接
DS18B20。
4.结语
物联网技术是我国在嵌入式技术领域的新热点，无线传感器模块的低功耗问题是其能得到广泛应用的关键问题。
文中设计的无线传感器模块，具有结构简单、成本低廉、技术成熟、功耗低的特点。
文章所介绍的实现无线传感器模块的的设计方法，对设计无线传感器模块的开发人员，具有实际的参考价值。
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基金项目：自贡市科技局项目（10N19）。