基于MSP430F1611的无线传感器网络节点的设计
解放军信息工程大学 王戈,卢伍根,张效义
无线传感器网络综合了传感器技术、遥测技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术等。它是一种特殊的无线自组织网络,由成千上万的具有感知和路由功能的无线传感器节点组成,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,将其通过多跳转发传送回主机进行分析、处理。无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术,将在国防军事、反恐抗灾、环境监测、交通管理、工程安全和医疗卫生等领域得到广泛的应用[1]。
本文在简要介绍无线传感器网络节点体系结构的基础上,从实际应用考虑,设计了一种基于MSP430F1611的无线传感器网络节点,详细介绍了节点的硬件设计方案。
1 无线传感器网络节点的体系结构
无线传感器网络节点是网络的基本单元,节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。在不同应用中,传感器网络节点的组成不尽相同,但都由数据采集模块(传感器、A／D转换器)、数据处理模块(微处理器、存储器)、数据传输模块(无线收发器)和电源模块(电池、DC／DC能量转换器)四部分组成[2]。被监测物理信号的形式决定传感器的类型,处理器通常选用嵌入式CPU,数据传输模块主要由低功耗短距离的射频收发器组成。因为需要进行复杂的任务调度与管理,需要一个微型化的操作系统,UCBerkely为此专门开发了TinyOS操作系统。传感器网络节点的组成如图1所示。
2 无线传感器网络节点的硬件设计
为了实现对温度、湿度、光等多种物理信息的精确采集,并将采集信息进行采样、数模转换,以及根据应用需求进行相应的处理,把处理后的信息通过多跳转发传送回PC机进行处理;同时为了满足节点寿命和工作性能的要求,综合考虑能耗、传输距离、数据速率、安全性和通用性等因素,本文所设计的无线传感器网络节点硬件平台选用如下设计方案。
数据采集模块选用了Sensirion公司的数字温湿度传感器SHT71以及光传感器S1087和S1087-01;数据处理模块选用了TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F1611;无线通信模块选用了RFM公司低功耗、短距离的433.92MHz单频点RF收发芯片TR3000;电源模块采用CR2032纽扣电池为整个节点供电。传感器网络节点硬件平台如图2所示。
2.1 数据采集模块
