基于单片机的无线传感器网络设计

ByGrith4

摘要:本文介绍了基于单片机的无线传感器网络节点制作及组网设计方案。在工程应用中我们结合STR系列微功率无线射
频通信模块和新型数字CO浓度传感器设计可组建的无线网络的探测节点,实现对地下车库CO浓度的采集,从而成功的把
无线传感器网络应用在我们的地下车库CO浓度报警系统中。文中对无线传感器网络的硬件设计,软件设计以及应该注意
的事项作了较为详尽的阐述。
& W# q3 K6 E3 [关键字:无线传感器网络;单片机; co浓度;低功耗;节点
1引言
+ ~+ i3 c5 M: ?+ w* y: c7 v早在上世纪70年代，就出现了采用点对点传输、连接传感
! ?- ~8 U: p( t控制器而构成的传感器网络雏形,我们把它归之为第- -代传感
7 c  ^' Z/ K' T- p) C3 \+ F器网络。随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络同时还具
4 D( g8 ?- H3 Q: M7 r, d# I) j6 C5 ^. @有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感器控制
器的相联组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第
二代传感器网络。到了20世纪90年代后期,随着传感器技术的
发展,智能传感器采用现场总线连接传感控制器构成局域网，这
就是第三代传感器网络。现在传感器网络以无线传感器网络为
$ a6 C$ b  N9 a3 a标志,它正处于研究和发展的阶段,我们称之为第四代传感器网
络。无线传感器网络是新- -代的传感器网络,可以应用在军事: .
环保,医疗以及空间探索等许多领域,可以说它具有非常广泛的
应用前景。
& |$ _) b2 ]( h1 g4 H, g. Z2无线传感器网络硬件设计
& {& t0 m' l; K2.1无线传感器网络模型
无线传感器网络节点以自组织形式构成多跳级中继的分
级结构网络，这不同于基于传统无线网络的无基础设施网,通过
在监测区域内设置多个传感器节点(简称节点),由各节点自行协
调并迅速组建通信网络,按照- -定 原则进行工作任务划分以获
9 @6 N- ?; t) F0 \* b2 g取监测区域物理信息。我们所说的网络的自组织特性是指当节
* }1 a& y6 i2 P$ @  b) v点失效或新节点加入时网络能够自适应重新组建,个别节点即
' q  u2 {8 I" H0 x: w% e1 Z使出现问题也不会影响全局，即网络中的各节点除具备数据采
集功能外兼有数据转发实现多跳的路由功能。
2.2无线传感器网络节点的构成
典型的无线传感器网络节点由电源,数据获取单元DAU,数
据处理单元DPU,数据发送和接受单元DRSU组成。数据获取单
元由传感器进行监测区域内待测对象的信息采集;数据处理单
元实现数据的分析、处理和存储等功能;数据发送和接受单元负
- e! o% P! J. X  I6 i责低功耗短距离节点间通信;电源单元选取小型化、高容量的电
池,以确保节点的长寿命和微型化。具体节点设计如下图所示
图1节点组成
5 T; d3 t+ j- ]3 v0 G2.2.1数据发送和接收单元
数据发送和接收单元采用国内生产的STR系列微功率无
! g0 S5 J6 O' l2 @: A线射频通信模,其主要特点是: (1)最大发射功率10mW。(2)高抗
干扰能力和低误码率。(3)传输距离远。在视距情况下，天线高
1 z* {) `0 i# M/ `9 Z& [度>2米,可靠传输距离可达300 -400m(BER=1 200bps)。(4)双串
! z0 ]- Y5 O' ]( g8 o& {* _1 S  n! U口，3种接口方式。STR系列提供2个串口3种接口方式,COM1
为TTL电平UART接口。COM2由用户自定义为标准的RS-
232/RS- 485口。
2.2.2数据处理单元
数据处理单元采用集成度高、功能丰富、超低功耗的8位
单片机-AT89S系列单片机。丰富的片内外设、节能、多种工作.
模式和对C语言程序设计的支持使得Atmel89S 系列单片机非
' ^; o$ M& x0 c" n
6 Z$ N3 x7 {( q- c5 o
( e) h$ X. i5 V2 {8 {8 @% t
附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

: d% V- ]  z6 B; i" c* q) _! l$ d; R1 F

Racheler

无线传感器网络节点以自组织形式构成多跳级中继的分级结构网络