基于单片机的无线传感器网络节点的设计.pdf

广西轻工业 2008年12月 GITANGⅪJol瓜NALoFuGHTINDusTRY机械与电气 第12期(总第121期) 基于单片机的无线传感器网络节点的设计 张钰玲 (广西大学电气学院，广西南宁530004；广西职业技术学院，广西南宁530226) 【摘 要】 无线传感器网络是传感器领域内一个新兴的研究方向．它采用无线通信技术，由微小的传感器组成。无线传感器 网络节点具备感应能力、信息处理能力和无线通信能力，使无线传感器网络有广阔的应用前景，可广泛用于军事、环境、医疗保健、 空间探索及各种商业应用。本文给出了一种无线传感器网络节点的硬件和软件的设计。 【关键词】无线传感器网络；节点；单片机 【文献标识码】A 【文章编号】 1003—2673(2008)12—61—02 【中图分类号】TP212．9 1 引言 也是大规模无线传感器网络广泛应用的前提。 无线传感器网络是近年来信息科学研究的一个热点：从火 (4)低功耗：由于节点要满足长时间独立工作的需要，因 星探测到野生候鸟的监测，从智能房屋到车辆监测和跟踪，从 此其必须要低功耗。 军事“智能尘埃”到辅助足球裁判，从胶囊肠镜到住院病人病情 (5)灵活性：不同的应用场合对节点的能耗、采样率、响应 监控，从森林防火到预测山洪暴发，从人体内药物剂量控制到 时间和数据处理能力要求都不相同。 精细农业……涵盖了军事、环境监测、农业、医疗、城市安全等 (6)稳定性：传感器数量多，分布范围广，维护十分困难， 方面，引起了各国学术界和工业界的广泛重视。而目前国内对 传感器网络的软、硬件必须具有高稳定性和容错性。 于无线传感器网络的研究主要集中在无线传感器网络的组织 结构，通信协议，节点模型，而对传感器的讨论较少。传感器是 3无线传感器网络节点的设计 无线传感器网络的基本组成部分，没有传感器的无线传感器网 无线传感器网络节点的设计主要包括：硬件的设计、软件 络就是“瞎子”，“聋子”。 的设计和电源的设计。 目前，传感器技术的发展已经成为信息产业的三大支柱之 3．1无线传感网络节点的结构 一。自20世纪90年代以来，随着嵌入式系统、无线通信、分布 无线传感网络节点完成对周围环境中对象的感知并进行 适当的处理后，将测量值无线传送给监控中心。在不同应用中， 式信息处理技术及MEMS(微电子机械系统)等技术的快速发 展，具有感知、计算和无线网络通信能力的传感器以及由其构 传感器网络节点的组成不尽相同，但都由数据采集子系统(传 Sensor 成的无线传感器网络(Wire—less 感器、A／D转换器)、数据处理子系统(控制器、存储器)、无线通 Network，WSN)是智 能化传感器的一种新发展方向。 信子系统(无线收发器)和电源子系统(电池、DC／DC能量转换 美国2003年8月出版的《商业周刊》在其“未来技术专版”器)四部分组成。传感器网络节点的组成如图1所示。 中发表文章指出。传感器网络是全球未来的四大高技术产业 之一。美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的将来会 产生巨大影响，其中就包括无线传感器网络。 2节点的总体设计思想 图1无线传感网络节点结构图 无线传感器网络主要特点有：节点数量大、密度高、易损 耗，并且在电池能量、计算能力和存储容量等方面有限制，而且 3．2数据采集子系统 WSN的应用环境是多样化的，存在所接前端探测器不相同、布 传感器模块是硬件平台中真正与外部信号量接触的模块， 设环境不一样的可能。要在多变的传输需