一種無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的開發(fā)

無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)中，每個傳感器節(jié)點都具有無線通信功能，各個測點的傳感器單元，對此處的參數(shù)進行測量，并組成一個無線網(wǎng)絡，將測量數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡以無線方式傳送到監(jiān)控中心。無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)與傳統(tǒng)的有線傳感器網(wǎng)絡相比，具有耗資小、安裝方便、維護和更新費用低等優(yōu)勢，非常適合用于對布線困難的區(qū)域、人員不能到達的區(qū)域和一些對臨時場合的狀況進行遠程監(jiān)測，如大型建筑的健康狀態(tài)監(jiān)測、空間探索、災害預測、獲取敵方戰(zhàn)場信息等，也因此成為國際上的前沿熱點研究領域。

       針對環(huán)境及結構狀態(tài)監(jiān)測，我們設計了一種無線傳感器網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡由若干傳感器節(jié)點、一個無線接收功能的網(wǎng)絡控制節(jié)點及一臺計算機構成。無線傳感器節(jié)點分布于需要監(jiān)測的區(qū)域內，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、處理和無線通信等工作，網(wǎng)絡控制節(jié)點接收各傳感器的數(shù)據(jù)并以有線的方式將數(shù)據(jù)傳送給計算機。結構如圖1所示。

                                  

       傳感器節(jié)點的硬件設計

       總體結構

       傳感器節(jié)點是網(wǎng)絡的基本單元，由下列部件組成：微功耗微處理器、微功耗短距離射頻收發(fā)器、采集部分（各種傳感器）組成。節(jié)點結構示意圖如圖2所示。 

                                 
 

       微處理器

       微處理器采用TI公司的MSP430的F149單片機。TI 公司的MSP430 系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，能夠在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作；其控制器具有強大的處理能力和豐富的片內外設；帶FLASH 存儲器的單片機還可以方便高效地進行在線仿真和編程。MSP430家族分為MSP430X1XX、MSP430X3XX、MSP430X4XX 三個系列。MSP430F149是

       MSP430X1XX 系列中的功能最強的單片機。

       MSP430F149 包含的組件為：

       （1）基礎時鐘模塊，包括1 個數(shù)控振蕩器（DCO）和2 個晶體振蕩器；

       （2）看門狗定時器Watchdog Timer，可用作通用定時器；

       （3）帶有3 個捕捉／比較寄存器的16 位定時器Timer_A；

       （4）帶有7 個捕捉／比較寄存器的16 位定時器Timer_B；

       （5）2 個具有中斷功能的8 位并行端口：P1 與P2；

       （6）4 個8 位并行端口：P3、P4、P5 與P6；

       （7）模擬比較器COMPARATOR_A；

       （8）12 位A/D 轉換器；

       （9）2 通道串行通信接口（軟件選擇UART/SPI 模式）；

       （10）1 個硬件乘法器；

       （11）60 KB＋256字節(jié)FLASH，2 KB RAM。

       MSP430F149 豐富的片內外設可使整個電路變得異常簡化，減少了節(jié)點的功耗和體積。