摘　要：　基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，以ｃｃ２４３０芯片為核心設(shè)計了一種微型傳感器節(jié)點。詳細(xì)闡述了傳感器節(jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊、電池能量檢測模塊以及節(jié)點之間“點對點”無線通信的軟件流程。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點組成的，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在美國商業(yè)周刊和ｍｉｔ技術(shù)評論的預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展報告中，分別被列為２１世紀(jì)最有影響的２１項技術(shù)和改變世界的１０大技術(shù)之一。

　　傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單位。它由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四個部分組成。由于傳感器節(jié)點通常是一個微型的嵌入式系統(tǒng)，它的處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，并通過攜帶能量有限的電池供電。本文依據(jù)傳感器節(jié)點的這些特點，設(shè)計了一種用于環(huán)境中溫濕度監(jiān)測的以芯片ｃｃ２４３０為核心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

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　�。悖悖玻矗常靶酒牵悖瑁椋穑悖铮罟咎峁┑娜蚴卓钪С郑椋纾猓澹鍏f(xié)議的ｓｏｃ解決方案。它延用了ｃｃ２４２０芯片的架構(gòu)，在單個芯片上整合了ｚｉｇｂｅｅ　射頻（ｒｆ）前端、內(nèi)存和微控制器。ｃｃ２４３０擁有１個８位８０５１ｍｃｕ，８ｋｂ的ｒａｍ，３２ｋｂ、６４ｋｂ或１２８ｋｂ的ｆｌａｓｈ，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、幾個定時器、ａｅｓ１２８協(xié)處理器、看門狗定時器、３２ｋｈｚ晶振的休眠模式定時器、上電復(fù)位電路、掉電檢測電路，以及２１個可編程ｉ／ｏ引腳。

　�。悖悖玻矗常靶酒捎茫埃保甫蹋怼。悖恚铮蠊に嚿a(chǎn)，工作時的電流損耗為２７ｍａ；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于２７ｍａ或２５ｍａ。ｃｃ２４３０的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應(yīng)用。

　�。悖悖玻矗常靶酒闹饕攸c有：３２ｍｈｚ單指令周期低功耗的８０５１微控制器核；集成兼容ｉｅｅｅ８０２．１５．４標(biāo)準(zhǔn)２．４ｇｈｚ頻段的ｒｆ無線電收發(fā)機；８ｋｂ的ｓｒａｍ，其中４ｋｂ可在所有功耗模式下保持?jǐn)?shù)據(jù)；兼容ｒｏｈｓ的７×７ｍｍｑｌｐ封裝；４種可編程功耗模式；可編程的看門狗定時器；上電復(fù)位功能；支持硬件調(diào)試功能；優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性；在休眠模式時僅０．９μａ的流耗，外部中斷或ｒｔｃ能喚醒系統(tǒng)；在待機模式時少于０．６μａ的流耗，外部中斷能喚醒系統(tǒng)；硬件支持ｃｓｍａ／ｃａ功能；較寬的電壓范圍（２．０～３．６ｖ）；數(shù)字化的ｒｓｓｉ／ｌｑｉ支持和強大的ｄｍａ功能；具有電池監(jiān)測和溫度感測功能；集成了１４位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ａｄｃ；集成ａｅｓ安全協(xié)處理器；帶有２個強大的、支持幾組協(xié)議的ｕｓａｒｔ，以及１個符合ｉｅｅｅ　８０２．１５．４規(guī)范的ｍａｃ計時器，１個常規(guī)的１６位計時器和２個８位計時器。

　�。病」�(jié)點的硬件設(shè)計

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊構(gòu)成。處理器模塊和無線通信模塊采用ｃｃ２４３０芯片，大大簡化了射頻電路的設(shè)計。傳感器模塊采用集成溫濕度傳感器ｓｈｔ１０。電源模塊采用３ｖ紐扣電池。節(jié)點的硬件原理框圖如圖１。

　�。螅瑁簦保坝糜诓杉車h(huán)境中的溫度和濕度，其工作電壓為２．４～５．５ｖ，測濕精度為±４．５％ｒｈ，２５℃時測溫精度為±０．５℃。采用ｓｍｄ貼片封裝，與處理器的通信電路如圖２所示。ｓｈｔ１０采用兩條串行線與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。ｓｃｋ數(shù)據(jù)線負(fù)責(zé)處理器和ｓｈｔ１０的通訊同步；ｄａｔａ三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。ｄａｔａ在ｓｃｋ時鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在ｓｃｋ時鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在ｓｃｋ時鐘高電平時，ｄａｔａ必須保持穩(wěn)定。為避免信號沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動ｄａｔａ在低電平。需要一個１０ｋω的外部上拉電阻將信號提拉至高電平。本設(shè)計中ｃｃ２４３０的引腳ｐ１．０用于ｓｃｋ，ｐ１．１用于ｄａｔａ。

　�。场」�(jié)點的軟件設(shè)計

　　節(jié)點的軟件分為數(shù)據(jù)采集、電池能量檢測和無線通信這三個分別設(shè)計的模塊。以下給出了各個模塊的流程圖和詳細(xì)說明。

　�。常薄貪穸葦�(shù)據(jù)采集模塊

　　溫濕度傳感器ｓｈｔ１０采用類似但不兼容ｉ２ｃ總線的方式和處理器通信。數(shù)據(jù)通過ｄａｔａ線直接讀取，控制流程如圖３所示。首先用一組啟動傳輸時序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟�，然后發(fā)送一組測量命令（‘０００００１０１’表示相對濕度，‘００００００１１’表示攝氏