太陽能LED路燈狀態(tài)傳感器節(jié)點的設計

LED燈頭照度檢測電路如圖4所示。照度檢測采用On9658集成傳感器，傳感器獲取的信號經過放大器放大和濾波后輸出到控制器JN5139的A/D轉換接口。

LED燈頭溫度檢測電路如圖5所示。蓄電池溫度采用SHT11集成溫度傳感器。

4 傳感器節(jié)點的軟件設計

4.1 軟件系統(tǒng)的總體設計

軟件系統(tǒng)的主要功能包括傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、無線收發(fā)和節(jié)點定位等，采用模塊化設計。傳感器數(shù)據(jù)采集與處理模塊主要設置蓄電池狀態(tài)信號的采集參數(shù)并控制采集;無線收發(fā)模塊通過設置寄存器控制對命令或數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送;節(jié)點定位模塊對節(jié)點進行實時定位。傳感器節(jié)點設計為全功能設備(FFD)，同時具有路由功能，其程序流程圖如圖6所示。在任務隊列中加入主任務進行數(shù)據(jù)采集、報警檢測和自身能量檢測并調用ZigBee發(fā)送任務;產生JN5139引腳中斷時，CPU轉去執(zhí)行ZigBee接收中斷服務程序。如果是采集命令，則立即執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送;如果是路由包，則立即執(zhí)行路由更新。

4.2 節(jié)點定位算法設計[5]

節(jié)點采用基于接收信號強度指示定位算法實現(xiàn)的精確定位。已知發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度，接收節(jié)點根據(jù)收到信號的強度計算出信號的傳播損耗，然后根據(jù)信號傳播模型公式將傳輸損耗轉化為距離，再利用三邊測量法計算出未知節(jié)點的位置。在實際定位中，要保證未知節(jié)點處于3個以上發(fā)射信號強度和位置坐標已知的參考節(jié)點的通信范圍內，未知節(jié)點根據(jù)接收信號強度計算出信號的傳播損耗，進而計算出節(jié)點位置。

本文介紹了基于無線傳感網絡的高精度太陽能LED路燈狀態(tài)傳感器節(jié)點的設計，在實際測試過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，測量結果符合實際，完全達到了對信號高精度的采集與無線傳輸，取得了較好的監(jiān)測效果。該系統(tǒng)結合無線傳感網絡具有的低功耗、低成本和節(jié)點多等優(yōu)勢，在無線通信技術遠距離、高可靠性等關鍵問題解決過程中的應用會越來越廣泛。