无线传感器网络节点硬件
无线传感器网络技术
2.2.2 典型的无线传感器网络节点
GAINS3节点的主要特性如下： • （1）通信距离编程可调0~300m，有效距离达100m
以上； • （2）采用的元器件大都为低功耗器件，在睡眠状
态，电流仅为5mA，在掉电节能模式下，电流更是 只有110μA左右； • （3）功能丰富、接口清晰的协议栈。
精选
2.2.2 典型的无线传感器网络节点
由南京邮电大学研发的Ubicell系列节点，涵盖了从 测量普通温、湿度数据到音频、图像、视频等多媒体数 据的多种无线传感器网络节点。普通UbiCell节点拥有强 大的8位精简指令系统微处理器，处理速度和精确性完 全可以满足各种应用需求;图像和音频UbiCell节点采用 了与普通UbiCell节点相同的处理器，但是扩展了存储空 间，采用了更为强大的无线通信芯片。UbiCell视频节点 则采用了强大的集成了硬件视频CODEC的ARM9处理 器，采用了更高像素的CMOS摄像头，无线通信模块采 用支持802.11标准的WiFi模块。
精选
2.1.2 无线传感器网络体系结构
簇头节点 监控接入
无线或有线 网络
簇头节点 监控终端
精选
2.1.2 无线传感器网络体系结构
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（a）
任
务
移管 动理 能管平 量理台 管平 理台 平
台
上层应用
时间同步
定位
传输控制
路由
数据链路
物理
能
量
/
QoS
安 全
网 络
/
管
2.2 无线传感器网络硬件基础
2.3 无线传感器网络操作系统
2.4 无线传感器网络的关键技术
2.5
无线传感器网络节点的设计与实现的开题报告
无线传感器网络节点的设计与实现的开题报告题目：无线传感器网络节点的设计与实现一、研究背景无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量节点构成的自组织网络，这些节点都是能够自主收集环境信息并进行处理和传输的设备。
传感器节点的设计是无线传感器网络的核心问题，对于节点的设计和实现可以影响整个无线传感器网络的性能。
目前，无线传感器网络的应用范围越来越广泛，包括环境监测、智能交通、智能家居、医疗健康、农业等领域。
不同应用场景所需要的节点功能和性能也各不相同，因此，节点的设计和实现必须根据实际应用场景进行定制。
二、研究内容本文将重点研究无线传感器网络节点的设计和实现，包括以下内容：1. 无线传感器网络节点的硬件设计：研究无线传感器网络节点所需的硬件组成和设计方法，包括传感器、单片机、射频模块、电源等方面的设计。
2. 无线传感器网络节点的通信协议设计：研究节点间的数据通信协议的设计，包括MAC协议、网络层协议、传输层协议等方面的设计。
3. 无线传感器网络节点的软件设计：研究无线传感器网络节点所需的软件组成和设计方法，包括操作系统、驱动程序、应用程序等方面的设计。
4. 无线传感器网络节点的应用场景设计：研究无线传感器网络节点在不同应用场景下的设计方法和实现技术。
三、研究方法本文将采用以下研究方法：1. 文献调研法：结合相关领域的论文和研究报告，系统地分析该领域的发展现状和研究热点，对无线传感器网络节点的设计和实现进行总结和归纳。
2. 实验研究法：采用实验室实验的方法，对节点的硬件、软件、通信协议进行设计和实现，并进行实验验证。
3. 仿真模拟法：利用仿真软件对无线传感器网络节点的通信协议进行模拟和仿真，分析协议的性能和可行性。
四、研究目标和意义本文的研究目标是探究无线传感器网络节点的设计和实现技术，提出一套完整的无线传感器网络节点设计方案，并利用实验和仿真等方法对该方案进行验证和评估。
无线传感器网络节点介绍
基于系统集成技术的节点类型和特点在节点的功能设计和实现方面，目前常用的节点均为采纳分立元器件的系统集成技术。
已消失的多种节点的设计和平台套件，在体系结构上有相像性，主要区分在于采纳了不同的微处理器，如AVR系列和MSP430系列等；或者采纳了不同的射频芯片或通信合同，比如采纳自定义合同、802. 11合同、Zig芯片1]合同、蓝牙合同以及UWB通信方式等。
典型的节点包括Berkeley Motes [2, 3], Sensoria WINS[4], MIT μAMPs [5], Intel iMote [6], Intel XScale nodes [7], CSRlo 讨论室的CSRIO 节点[8]、Tmote [9]、ShOCkFiSh 公司的 TinyNOde[10]、耶鲁高校的XYZ节点[∏]、SnIart-its BTNodes[12]等。
国内也消失诸多讨论开发平台套件，包括中科院计算所的EASl系列[13T4],中科院软件所、清华高校、中科大、哈工大、大连海事高校等单位也都已经开发出了节点平台支持网络讨论和应用开发。
这些由不同公司以及讨论机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同，包括处理器单元、存储器单元、射频单元，扩展接口单元、传感器以及电源模块。
其中，核心部分为处理器模块以及射频通信模块。
处理器打算了节点的数据处理力量和运行速度等，射频通信模块打算了节点的工作频率和无线传输距离，它们的选型能在很大程度上影响节点的功能、整体能耗和工作寿命。
目前问世的传感节点（负责通过传感器采集数据的节点）大多使用如下几种处理器：AT理L公司AVR系列的ATMega128L处理器,Tl公司生产的MSP430系列处理器，而汇聚节点（负责会聚数据的节点）则采纳了功能强大的ARM处理器、 8051内核处理器、ML67Q500x系列或PXA270处理器。
这些处理器的性能综合比较见表Io 表1、无线传感器网络节点中采纳的处理器性能比较在无线传感器网络中，广泛应用的底层通信方式包括使用ISM波段的一般射频通信、具有802. 15.4合同和蓝牙通信合同的射频通信。
无线传感器网络的节点故障排除与维修指南
无线传感器网络的节点故障排除与维修指南无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量分布在空间中的节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境中的信息。
WSN在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于节点的分散部署和长期运行，节点故障是WSN中常见的问题。
本文将介绍一些常见的节点故障，并提供相应的排除和维修指南。
1. 电源故障电源故障是WSN中最常见的问题之一。
节点的电池可能因为长时间使用而耗尽，或者由于电池质量问题导致电源不稳定。
排除电源故障的方法包括更换电池、检查电池连接是否良好、检查电源管理模块是否正常工作等。
2. 通信故障通信故障是WSN中另一个常见的问题。
节点之间的通信可能受到干扰或阻塞，导致数据传输失败。
排除通信故障的方法包括检查节点之间的通信链路是否正常、检查信号强度是否足够、检查节点的天线是否损坏等。
3. 数据处理故障数据处理故障是WSN中较为复杂的问题之一。
节点可能因为处理算法错误或存储器损坏而无法正确处理数据。
排除数据处理故障的方法包括检查算法实现是否正确、检查存储器是否正常工作、检查传感器数据采集是否准确等。
4. 硬件故障硬件故障是WSN中较为严重的问题之一。
节点的硬件部件可能由于长时间使用或环境条件恶劣而损坏。
排除硬件故障的方法包括检查节点的电路板是否有明显的损坏、检查传感器是否损坏、检查节点的外壳是否完好等。
5. 软件故障软件故障是WSN中常见的问题之一。
节点的软件可能由于程序错误、内存溢出等原因而导致故障。
排除软件故障的方法包括检查程序是否有错误、检查节点的内存使用情况、检查节点的操作系统是否正常工作等。
在排除节点故障时，可以采取以下步骤：1. 首先，对故障节点进行初步检查，包括检查电源、通信、数据处理、硬件和软件等方面。
2. 如果初步检查无法确定故障原因，可以尝试重启节点或进行软件复位等操作。
3. 如果重启或软件复位无效，可以考虑更换故障节点的部件或整个节点。
基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计.
0引言目前发展较成熟的几大无线通信技术，往往比较复杂，不但耗费较多资源，成本也较高，不适于短距离无线通信。
ZigBee 技术的出现就弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，大大减少资源的浪费，且有很大的发展前景。
ZigBee 技术是在IEEE 802.15.4协议标准的基础上扩展起来的，是一种短距离、低功耗、低传输速率的无线通信技术。
该技术主要针对低速率传感器网络而提出，能够满足小型化、低成本设备的无线联网要求，可广泛应用于工业、农业和日常生活中。
ZigBee 无线网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络三中拓扑结构。
ZigBee 网络有两种类型的多点接入机制。
在没有使能信标的网络中，只要信道是空闲的，任何时候都允许所有节点发送。
在使能信标的网络中，仅允许节点在预定义的时隙内进行发送。
协调器会定期以一个标知为信标帧的超级帧开始发送，并且希望网络中的所有节点与此帧同步。
在这个超级帧中为每个节点分配了一个特定的时隙，在该时隙内允许节点发送和接收数据。
超级帧可能还含有一个公共时隙，在此时隙内所有节点竞争接入信道。
1无线传感器网络节点硬件设计本文采用集成MCU+射频收发模块的SOC 设计方式，这种组合方式的兼容性与芯片之间的数据传输可靠性强，而且能实现节点的更微小化和极低的功耗。
1.1无线传感器网络节点组成无线传感器网络节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块组成，如图1所示。
数据采集单元用来采集区域的信息并完成数据转换，采集的信息包含温度、湿度、光强度、加速度及大气压力等；数据处理单元控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理和任务管理等；数据传输单元用于与其他节点进行无线通信、交换控制消息及收发采集数据；电源管理单元选通所用到的传感器。
1.2CC2430模块本文采用CC2430芯片为核心来设计传感器节点。
CC2430芯片是挪威Chipcon 公司推出的符合IEEE 802.15.4标准ZigBee 协议的Soc 解决方案。
无线传感器网络节点硬件平台设计
ｄ ｖ ｒｏ ｎｂ ａｄ ｐ ｒｐ ｅａｓ ｓ ｃ ｓ Ｃ ２ ２ ＭＡＸ６ ６ ｎ ｉ ｒ ｅ ｆｏ ．ｏ ｒ ｅ ｈ ｒｌ ｕ ｈ ａ Ｃ ４ Ｏ． ｉ ６ ６ ａ ｄ ＡＤＸＬ ０ ｒ ｘ ｏ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔｉ． ｉａｌ ｔｅ ２ ２ ａｅ ｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｉ ｅａｌ Ｆｎ ｌ ｈ ｙ．
ｓｎｏ ｅｗｏｋ ’ ｃ ｕａｙ ｉ ｕ ｏ０ ２ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒｓ ａ ｃ ｒｃ ｓ ｐ ｔ ． ５℃ ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｋｅ ｏｄ ：ａｖｎｅ ＩＣ ｍ ｃｉｅ（ Ｒ ； Ｐ ｕ ；ｗｒ ｅｓｗ ｎｏ ｅｗ ｒｓ ＷＳ ｓ ；ｎｄ ｙｗ ｒｓ ｄａ ｃｄＲＳ ａｈｎ ｓ Ａ Ｍ） Ｓ Ｉ ｓ ｉ ｌｓ ｅ ｓｒ ｔｏｋ （ Ｎ ） ｏｅ ｂ ｅ ｎ ０ 引 言
理器 Ａ ９ Ｓ Ｍ Ｓ ４ 射频芯 片 Ｃ ２ ２ 、 Ｔ１Ａ ７６ 、 Ｃ ４ ０ 温度传感 器 Ｍ Ｘ ６ ６和加速 度传感 器 Ａ Ｘ ２ ２的 ＷＳ ｓ 点的 Ａ ６６ Ｄ Ｌ０ Ｎ节 设计方案 ； 分析了系统组成和原理 ； 重点阐述了节点 的硬件设 计 ， 于 Ｓ Ｉ 基 Ｐ 总线 的 Ｃ ２ ２ ｆ Ｃ ４ ０马（ Ｉ 动程序设计和 温度传感器信号采集驱 动程 序的设计 ； 最后 ， 对传感器 网络 和节点 上温度传感器 的准确度进 行了实验测试 和分析 。实验 中， 无线温度传感器 网络 的精度最 高可达 ０ ２ ．５ Ｃ。 ｏ 关键词 ：先进精简指令集机器 官 ；Ｐ 总线 ； ＳＩ 无线传感 器网络 ； 点 节 中图分类号 ：Ｔ ２ ６ Ｐ １ 文献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ ９ ８ （０ ６ １ —０４ ０ ００— ７ ７ ２ ０ ） ２ ０ ８— ３
ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄａｉｎ １ ６ ２ ， ｈｎ ） ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｌ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ａ
简述无线传感器硬件节点的设计特点及要求
简述无线传感器硬件节点的设计特点及要求无线传感器硬件节点是用于采集和传输环境信息的设备，具有以下设计特点和要求：1. 小型化：无线传感器硬件节点需要具备小型化设计，以便于灵活部署在各种环境中。
小型化设计有助于降低节点的体积和重量，提高其移动性和便携性。
2. 低功耗：无线传感器硬件节点通常是由电池供电，因此需要具备低功耗设计，以延长节点的使用寿命。
低功耗设计涉及到优化电路结构、选择低功耗组件和算法优化等方面。
3. 多传感器集成：无线传感器硬件节点通常集成多种传感器，用于采集多种环境信息。
因此，节点的设计要考虑传感器的选择和集成，以适应不同环境的监测需求。
4. 数据处理和存储：无线传感器硬件节点需要具备一定的数据处理和存储能力，以便于对采集到的数据进行分析和存储。
节点的设计应考虑合适的处理器和存储器，并采用适当的数据处理算法。
5. 通信能力：无线传感器硬件节点需要具备无线通信能力，将采集到的数据传输到数据中心或其他节点。
节点的设计应考虑合适的无线通信模块和协议，以实现可靠的数据传输。
6. 高可靠性：无线传感器硬件节点通常部署在复杂和恶劣的环境中，因此需要具备高可靠性，以确保数据的准确性和稳定性。
节点的设计应考虑防水、抗干扰和耐高温等能力。
7. 易部署和维护：无线传感器硬件节点的设计应简单易用，方便部署和维护。
节点的安装和维护应尽可能简单，并提供远程监控和管理功能，以减少人工成本和工作量。
综上所述，无线传感器硬件节点的设计特点和要求包括小型化、低功耗、多传感器集成、数据处理和存储、通信能力、高可靠性以及易部署和维护。
这些特点和要求的实现可以提高无线传感器系统的性能和可靠性，进而促进其在各个领域的应用和推广。
简述无线传感器硬件节点的设计特点及要求
简述无线传感器硬件节点的设计特点及要求无线传感器硬件节点是无线传感器网络中的关键组成部分，它通过收集环境中的数据并将其传输到网络中的其他节点或基站。
设计无线传感器硬件节点时需要考虑以下特点和要求：
1. 小型化：由于无线传感器通常需要部署在各种环境中，所以硬件节点需要尽可能小型化，以便能够方便地安装在不同的位置。
2. 低功耗：由于无线传感器通常使用电池作为能源来源，所以硬件节点的设计需要具有低功耗的特点，以延长电池寿命，并减少更换电池的频率。
3. 自组织和自适应：无线传感器网络通常由大量的节点组成，节点之间需要能够自组织和自适应，以适应网络拓扑的变化和节点的不断加入或退出。
4. 多功能性：硬件节点通常需要集成多种传感器，以便能够收集多种类型的数据。
同时，硬件节点还需要能够处理和存储数据，并支持无线通信功能。
5. 安全性：由于无线传感器网络通常用于监测和收集敏感信息，硬件节点的设计需要具有一定的安全性保障，以防止数据泄露或被未经
授权的人员访问。
6. 高可靠性：无线传感器网络通常需要长期运行，所以硬件节点的设计需要具有高可靠性，以确保节点能够稳定运行，并在出现故障时能够快速恢复。
7. 低成本：由于无线传感器节点通常需要大量部署，所以硬件节点的设计需要具有低成本的特点，以降低整体部署的成本。
总之，无线传感器硬件节点的设计特点和要求需要综合考虑节点的尺寸、功耗、自组织性、多功能性、安全性、可靠性和成本等方面的因素，以满足不同应用场景下的需求。
随着无线传感器网络技术的不断发展，未来的硬件节点设计可能还会涉及更多的创新和改进。
基于CC2531的无线传感器网络节点硬件设计
引 言
半 导 体技 术 、 系 统 技 术 、 信 技 术 、 算 机 技 术 的 飞 微 通 计 速 发 展 ， 动 了具 有 现 代 意 义 的无 线 传 感 器 技 术 。无 线 传 推
１ 无 线传 感 器 网络 系统 结构
无 线 传 感 器 网络 系 统 由上 位 机 、 转 器 、 聚 节 点 和 中 汇 若 干 采 集 节 点 组 成 ， 图 １所 示 。采 集 节 点 采 集 并 预 处 理 如
过 中 转 器 将 数 据 上 传 到 上 位 机 ， 位 机 处 理最 终上 传 的 采 上 集 数 据 。上 位 机 将 用 户 下 达 的 各 操作 命 令 发 送 至 中 转 器 ， 中 转 器将 命 令 信 息传 递 给 汇 聚 节点 ， 聚节 点 将 中转 器 下 汇
应 用 模 式 成 为 无 线 传感 器 网络 课 题 研 究 的重 点 。 以传 感 器 和 自组 织 网 络 为 代 表 的 无 线 应 用 不 需 要 较 高 的传 输 带 宽 ， 需 要 较 低 的 传 输 延 时 和 极 低 的 功 率 消 但 耗 ， 用 户 能拥 有较 长 的 电池 寿 命 和 较 多 的 器 件 阵 列 ， 使 同
Ｔ ｈ ｏ ｌ ｓａ ｅｓ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｔ ｅ ｌｚ ｅ ｍ ｄｕ ｅ ｒ ｔ ｂｌ ｎｄ ｅ ｓ ｏ ｒ ａ ｉｅ，ｓ ｏ ｉ ｉ ｅ ｓ ｌｔ ｎｄ ｐｒ ｃ ｉａｉｙ ｈ ｗ ｎｇ ｕｎ ｖ ｒ ａｉｙ ａ ａ ｔｃ ｌｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｗ ｉｅ ｅ ｓ ｓ ｎｓ ｔ ｄ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏｒｎｅ ｗｏｒ ｋ；ｃ ｌｅ ｔｏ ｏｄ ｏ ｌｃ ｉｎ ｎ ｅ；ＣＣ２ １ ５３
时需 要一种 低端 的、 向控制 的、 用 简单 的专用 标准 ， 面 应 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ的 出 现 正 好解 决 了 这 一 问 题 。Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ是 无 线 个 人 局 域 网络 （ ｒｌｓ ｅｓ ｎ ｌ ｅ ｔ ｒ ，ＷＰ Ｗｉｅｅ ｓＰ ｒｏ ａ ＡｒａＮｅｗｏ ｋ ＡＮ） 的标
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
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1 系统结构概述本文设计的WSN硬件平台，由若干传感器节点，具有无线接收功能的汇聚节点，以及一台PC机组成。
根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，节点的设计主要包括如下几个基本部分：传感器单元、处理器单元、A/D 单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元。
节点的硬件体系结构框架如图1-1 所示。
图1-1传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据，提供给处理器单元进行处理；处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作；射频天线单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和相关数据；供电单元负责为节点提供运行所需的能量；扩展接口可以实现节点平台的功能拓展，以适应不同的应用需求。
2 节点核心模块设计：2-1电源模块设计：电源是设计中的关键部分，电源稳定工作是整个节点正常工作的保证，设计合理的电源电路至关重要。
节点包含模拟器件和数字器件，模拟器件的抗干扰能力较差，且数字器件常常为模拟器件的噪声源，故为了图2-1-1 提高电路的抗干扰能力，模拟器件接模拟地并采用数字地与模拟地单点共地。
电源可选用电池或干电池，电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片，分别提供3.3V 和1.8V 的数字与模拟电压，电路如图2-1-1 所示。
2-2传感器模块设计：温度传感器设计：本设计采用LM75DM-33R2串行可编程温度传感器，这种传感器在环境温度超出用户变成设置时通知主控制器。
滞后也是可以编程解决。
它采用 2线总线方式，允许读入当前温度，并可配置器件。
它是数字型温度传感器，直接从寄存器读出温度参数，并可实现编程设置INT/CMPTR输出极性。
图2-2-1 是其功能图，因为设计中只是简单的监测环境的温度，故只需一片LM75，所以地址线A0、A1、A2置地，INT/CMPTR悬空，设计的接口电路如图2-2-2 所示。
图2-2-1图2-2-2因为cc2431 本身带有A/D 模块，也可采用温度传感器AD590测量温度，其接口电路如图2-2-3 。
图 2-2-3烟雾传感器设计：为了监测房间中的烟雾，香烟烟雾或者房子中的灰尘等，可以采用NIS-05 离子式传感器。
这种传感器是低放射型的标准传感器，最大供电电压 24v ，因为阻 抗很高容易被外界电子噪音所干扰，所以 PCB 板设计时要注意保护措施。
一般需采用特氟纶做支撑。
NIS-051 脚为 VCC ，2 脚电压输出， 3脚接地。
因为阻抗高 2 脚输出电流很小， 需采用输入电流较小的运放，采用 LMC6042。
接口电路如图 2-2-4 。
图 2-2-4湿度传感器设计： HS1101 型湿度传感器是法国 HUMIREL 公司生产的变容式相对湿度 传感器，其典型应用电路如图 2-2-5 所示。
该传感器具有检测速度快、高精度、高可靠 性、长期稳定性和使用方便、体积小等特点。
它是基于独特工艺设计的电容元件，专利的 固态聚合物结构。
高精度2%；极好的线性输出； 1—99%RH 湿 度量程； - 40~100 ℃的温度 工作范围；响应时间 5 秒；湿度输出受温度影响极小；防腐蚀性气体；常温使用无需温度 补偿；无需校准；电容与湿度变化0.34pf/%RH 。
典型值 180pf@55%R 。
H 长期稳定性及可靠 性，年漂移量 0.5%RH/ 年。
湿度检测采用电容式 HS1101 型湿敏传感器。
利用 NE555 定时器和湿度传感器 HS1101 以及一些电阻构成多谐振荡器电路如图 2-2-5 所示。
该电路把湿敏传感器随环境湿 度不同体现的电容值变化量转换为输出脉冲的频率变化量, 电路输出的 f o 脉冲信号的振 荡频率中包含了环境湿度信息。
图2-2-5图 2-2-6 中虚线左侧是由 LM331 芯片构成的频率 / 电压 (F/V> 转换电路。
图 2-2-5 中 输出的反映湿度信息的变频脉冲信号 fo 经 C2R 网络接入 LM331的比较器阈值端 6 脚, 脉冲 的下降沿引起输入比较器触发定时电路 ,1 脚流出的平均电流为 :iAv E = i (1. 1 R8 C4 > ×f O (1> 此电流经 RC 网络滤波即可获得与 f o 脉冲信号频率成正比的直流电压 [ 6 ] :V out = f o ×2. 09V ×( R9 / Rs > ×( R8 C4 > (2> 该部分 F/ V 转换器是输出信号的 电压正比于输入信号的频率的线性变化电路 ,F/ V 转换电路输出呈 0～ 5 V 之间的线性模 拟电压变化量 , 对应于相对湿度 0～100 %RH 的变化。
图2-2-6我们也可以采用另一种集成的湿度传感器设计方案，它采用 DHT11数字湿度传感器，DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用 的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定 性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口，使系统集成 变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20M 以上，使其成为各类应用 甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
因为其外围电路比较简单，在这里就不在赘述。
2-3 处理器及通信模块设计： 节点处理器：在无线传感器节点各单元中，核心单元为处理器单元以及射频单元。
处 理器单元决定了节点的数据处理能力，路由算法的运行速度以及无线传感器网络形式的复 杂程度。
而且不同处理器工作频率不同，在不同状态下消耗功率也不相同，因此不同处理 器的选用也在一定程度上影响了节点的整体能耗和节点的工作寿命。
射频单元的选择直接 影响了无线通信使用的频段、节点间数据通信的收发速率以及节点的通信距离等。
根据具体应用的需求，目前节点平台中的处理器有以下几种选择： <1) ATMega128L芯片是ATMEL公司生产的AVR系列处理器。
该系列处理器为增强RISC 内载闪存<Flash )的芯片。
<2)MSP430系列单片机是德州仪器<TI )公司的一种混合信号控制器，其最显著的特点就是具有超低功耗特性。
<3)若需要无线传感器网络节点实现复杂的数据处理功能以及复杂的路由协议等，就要采用功能更强大的处理器来满足数据计算量的要求。
具有代表性的是英特尔<Intel )公司生产的imote2 节点采用的PXA270处理器。
该处理器最高主频达624MHz，具有极强的计算能力，足以应付包括视频在内的各种复杂数据处理需求。
<4)此外为了降低节点的成本，一些平台采用了通用的8051 处理器，如AT89C52。
这类处理器具有货源充足、价格便宜、使用简单等特点，为价格敏感的应用提供了解决方案。
节点射频通信单元：在无线传感器网络中，广泛应用的底层通信方式包括使用ISM 波段的普通射频通信以及具有802.15.4 协议和蓝牙通信协议的射频通信。
使用普通ISM 频段的无线传感器网络节点主要采用的射频芯片包括Chipcon 公司生产的CC1000，Nordic 公司生产的nrf903 ，Semtech 公司生产的XE1205。
还有部分无线传感器网络节点使用了带有802.15.4/ZigBee 协议的通信芯片，主要包括Chipcon 公司的CC2420芯片，RFWave公司的RFW102芯片组。
为了满足节点体积微型化的需要，人们相继推出了多款整合了处理器和射频单元的芯片，下面是几种ZigBee 解决方案的对比：图2-3-1 当然最具代表性的是Chipcon AS公司推出的CC2430、CC2431芯片，它们提供了简单方便的ZigBee/IEEE 802.15.4 低功耗无线传感器网络解决方案，为节点平台的微型化提供了可能。
CC2430芯片在以往CC2420射频芯片的基础上整合了微处理器，存储单元以及ZigBee 射频(RF> 前端。
这样在使用极少外围器件的情况下就可以实现节点方案。
处理器采用了8位的8051处理器，具有128 KB可编程闪存和8 KB的RAM ，还具有多种内部资源，如模拟数字转换器、定时器、看门狗等，使系统的设计开发更为方便。
CC2430芯片采用0.18 μmCMOS工艺生产，工作时的电流为27 mA 。
在接收和发射模式下，电流分别低于27 mA或25 mA。
CC2430的休眠模式和转换到主动模式的时间极短的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
CC2431是在CC2430以及摩托罗拉基于IEEE 802.15.4 标准的无线电定位解决方案的基础上，集成在单一硅芯片上的系统解决方案，不仅具有 功能。
图2-3-2为CC2431的功能模块图。
图2-3-2CC2431的设计结合了 8 KB 的RAM 及强大的外围模块，并有 3 种不同的版本。
它们根据不 同的闪存空间 32 KB 、64 KB 和128 KB 来优化复杂度与成本。
CC2431 的尺寸只有 7 mm ×7 mm 的48 脚封装，采用具有内嵌闪存的 0.18 μm CMOS 标准技术。
针对协议栈、网络和应 用软件执行时对 MCU 处理能力的要求， CC2431 包含一个增强型工业标准的 8 位 8051 微控 制器内核，运行时钟为 32 MHz 。
CC2431 还包含一个 DMA 控制器，可以减少 8051 微控制 器内核对数据的传送操作，因此提高了芯片整体的性能。
在 CC2431 8 KB 静态 RAM 中的4 KB 是超低功耗 SRAM 。
32 KB 、64 KB 或128 KB 的片内 Flash 块提供在线可编程非易失性 存储器。
CC2431 集成了 4个振荡器用于系统时钟和定时操作，以及用于用户自定义应用的 外设，具有 4 个定时器。
此外，还集成了实时时钟、上电复位、8 通道8～14 位ADC 等其 他外设，并带有定位跟踪引擎。
图2-3-3为CC2431的典型接线图，他的外围电路很少，只需设计晶振电路和天线电路即 可。
CC2430的相关特点还具有硬件定位的图2-3-3 串口通信模块：为了方便监测网络中数据传输的正常，需要串口来连接计算几，读取节点内部的数据。
连接串口到CC2431，必须加max232进行电平转换。
设计中因为是sink 节点故只需一路输入输出，用P1-6连接T2IN ，P1-7连接R2OUT 。