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危险品仓库的复合无线传感器节点设计

来源:    作者:     发布时间:2015-05-22 08:14:34     点击数:
大功率电感贴片电感器O引脚等。它的时钟源可以选取外部晶振或内部RC振荡器。本课题采用两个外部晶振,工作时钟选用7.372 8 MHz晶振;实时时钟选用32.768 kHz晶振。
CC2430无线收发模块核心部分是CC2420射频收发器,该射频收发器符合2.4 GHz IEEE 802.15.4标准,拥有104 dB链路预算,-101 dB的接收灵敏度和3 dB的传输功率,片内发送数据和接收数据的缓冲为128字节,正好满足IEEE 802.15.4协议规定的最大帧长度127字节的要求,发送时需要加2字节的CRC16校验码。
微处理器及无线收发单元硬件原理图如图5所示。本课题对于模拟部分设计,为了降低其他部分的干扰,提高RF性能,需要采取抗干扰措施。例如,模拟电源输入端增加磁珠或电感;滤波用的电容要尽量靠近芯片。

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另外,要注意阻抗匹配,CC2420射频输入/输出匹配电路主要用来匹配芯片的输入/输出阻抗,使其输入输出阻抗为50 Ω,同时为芯片内部的PA及LNA提供直流偏置。
1.4 电源单元设计
电路采用电池供电方式,电源电路如图6所示。其中的低压差线性调压器(LDO)选用LM1117芯片,该芯片可提供4个固定电压输出(1.8 V、2.5 V、2.85 V、3.3 V),具有电流限制和热保护功能。电池提供的5~9 V电压经过LDO降压后电压稳定输出3.3 V供应给整个系统使用,D1用来指示电源供电情况。

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2 复合传感器节点软件设计
2.1 复合传感器节点电感生产厂家操作系统的选择
本课题选用TinyOS操作系统,其程序采用模块化设计,所以它的程序核心往往都很小(一般来说核心代码和数据大概在400字节左右),能够突破传感器存储资源少的限制,这能够让TinyOS很有效地运行在无线传感器网络上并去执行相应的管理工作等。TinyOS本身提供了一系列的组件,可以很方便地编制程序,用来获取和处理传感器的数据并通过无线网络来传输信息。
2.2 复合传感器驱动程序设计
复合传感器驱动程序由3部分组成:传感器接口定义文件、传感器接口配置文件、传感器接口实现文件,如表1所列。

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传感器接口定义文件声明了传感器与外界的接口。提供的命令函数和事件函数包括read()命令函数和readDone()事件函数,如表1中所述。其中命令函数由接口提供者实现,事件函数由调用接口者实现。传感器接口配置文件定义了要实现SHT接口需要哪些组件。传感器接口
实现文件具体实现SHT接口和传感器驱动。
2.3 复合传感器节点数据通信设计
复合传感器节点数据通信协议为分发式、收集式。其中分发式用来传递指令和参数给所有传感器节点;收集式用来收集所有传感器节点采集到的数据。因此定义了如图7所示的结构体来存储需要分发的指令和收集的数据。这些数据只能通过相应的接口才能获取,从而保证了数据的安全性。

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2.3.1 分发式
汇聚节点将新定义好的控制指令和参数装入数据包后,分发组件调用Send接口将该包发送至各个节点。节点收到包后,会做出相应的调整并反馈当前状态信息给应用程序。分发式网络协议工作原理如图8所示。

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分发式协议中用到的组件包括:Dissemina塑封电感tionC(分发协议的控制部分)、DisseminatorC(节能灯电感器分发协议进行数据分发和接收的部分)、BcastSenderC(向网络中广播数据)。
分发式协议中用到的接口包括:StdControl(对分发协议进行控制)、DisseminationUpdate(将上层传来的命令进行分发)、Send(广播)。
2.3.2 收集式
汇聚节点需要收集各节点采集到的数据时调用收集式协议,应用程序通过AMSend接口将收集消息传给AMRadio组件,当AM Radio组件经Receive接口收到数据包后由Packet接口打开并取出相关值由应用程序处理。收集式网络协议工作原理如图9所示。1

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