基于CC2531的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件設計
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3 采集節(jié)點硬件設計
節(jié)點系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。整個采集節(jié)點可以劃分為電源模塊、處理模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊4個組成部分，各部分協(xié)
同工作。電源模塊負責電壓調理，為其他模塊提供所需要的電壓；處理模塊負責處理節(jié)點數(shù)據(jù)和命令；無線通信模塊負責各節(jié)點之間數(shù)據(jù)、命令的傳輸；數(shù)據(jù)采集模塊完成數(shù)據(jù)采集與信號調理。
3．1 電源模塊
無線傳感器網(wǎng)絡多用于人們不方便或者不經(jīng)常到達的地方，因此電源的選擇尤為重要。電源模塊控制著整個節(jié)點的能量分配，在整個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計中具有極其重要的意義。目前，比較容易實現(xiàn)的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點供電方式是電池供電，根據(jù)不同場合和條件也可以選擇不同種類電池。鋰電池的放電曲線平滑，可以保證無線傳感器網(wǎng)絡在平常使用時具有更好的線性特性，因此可以作為系統(tǒng)能量來源的一種選擇。但是，鋰電池額定容量較小，而且需要升壓處理，限制了節(jié)點的生存期。為了維持更長的工作時間和節(jié)省成本，本設計采用5節(jié)7號鎳氫電池供電。除此之外，軟件上通過合理設置節(jié)點的發(fā)射、接收以及待機狀態(tài)，也可以有效地延長節(jié)點的工作時間。新的能源解決方法也是無線傳感器網(wǎng)絡需要研究的重要課題，太陽能或者風力充電就是目前的研究熱點。
數(shù)據(jù)采集模塊需要外部提供5 V直流電壓，處理模塊及無線通信模塊需要3．3 V直流電壓，因而采用了Sipex公司的低壓差電源芯片SPX-2815和SP6201EM-3．3 V將輸入的電池電壓轉換為5 V和3．3V。經(jīng)過電壓轉換后將電源繼續(xù)劃分為數(shù)字部分與模擬部分供各芯片、模塊使用，保證模擬電源、數(shù)字電源之間不互相干擾。CC2531具有8路A／D接口，使用TI公司的基準電壓二極管LM4040為CC2531的8路A／D接口提供2．5 V的參考電壓，同時為傳感器信號調理電路提供2．5 V電壓。LM4040的輸出電壓穩(wěn)定性好、精度高，輸出電壓精度為O．5％，其接口電路如圖3所示。
3．2 處理模塊
處理模塊是采集節(jié)點的核心部分，主要由CC2531及其外圍電路構成，完成對采集數(shù)據(jù)的處理、存儲以及收發(fā)工作。CC2531的接口電路如圖4所示。 CC2531具有21個I／O口(其中8路P0口具有A／D功能)，它們分別與傳感器接口、SPI存儲器及在線仿真器連接。圖中P0_7接收LM4040 提供的2．5 V基準電壓；系統(tǒng)時鐘由32 MHz晶振提供；系統(tǒng)休眠所用時鐘由32．768 kHz無源晶振提供；復位按鍵與RESET連接，可實現(xiàn)硬件復位，初始化系統(tǒng)。
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