2022年采用MSP的无线传感器网络温度节点设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 采纳 MSP430 的无线传感器网络温度节点设计保藏此信息打印该信息添加：用户发布来源： 未知本文利用温湿度传感器DSl8820 使用较为简洁,测量精度较高等优点,同时结合MSP430F2022的强大功能以及低功耗的特点,设计一种基于温度无线传感器网络监控系统中的节点,用来对环境的温度进行监控；无线传感器网络由于隐藏着庞大的科学意义和使用价值,己受到越来越多学术部门、军事部门和工业部门的青睐；随着社会经济的进展,在许多情形下需要对环境的温湿度进行检测,并加以掌握,特殊是对污染严峻、自然条件恶劣、人员难以到达的地方；1 无线传感器网络结构无线传感

2、器网络是由部署在监测区域内大量的廉价小型或微型无线传感器网络节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织智能网络系统；其应用前景特别宽阔,现正逐步深化到人类生活的各个领域,比如医疗护理、建筑结构、健康监测等；环境检测也是一类典型的无线传感器网络应用；其结构图如图 11 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 温度传感器节点设计结构无线传感器网络系统的核心是传感器节点,且设计需要满意以下几个主要条件：网络性,小型化,低功耗,稳固性；依据上述几点要求,传感器节点设计一般包括四个部分：处理器模块、无线传输模块、传感

3、器模块和电源供应模块；如结构图 2 所示：2 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本文硬件电路设计中采纳了TI 公司的 16 位低功耗单片机MSP430F2022作为处理模块,传感器模块采纳DS18820 ,无线传输模块采纳低功耗无线收发模块CCll00 ,电源采用电池或者是稳压电源；传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责掌握整个传感器节点的操作,储备和采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信,交换掌握消息和收发采集数据；电源供应模块为传感器节点供应运

4、行所需的能量,通常采纳微型电池；21 DSl8820 温度传感器采纳 DSl8820 ,起使用比较简洁,其主要特点有以下几个方面1特殊的单线接口方式：DSl8820 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DSl8820 的双向通讯；在使用中不需要任何外围元件；2可用数据线供电,电压范畴：+3 0+5 5V ；3测温范畴： -55+125 ；固有测温辨论率为 O5；4通过编程可实现 912 位的数字读数方式；5用户可自设定非易失性的报警上下限值；6支持多点组网功能,多个DSl8820 可以并联在惟一的三线上,实现多点测温；7负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常

5、工作；由于 DSl8820 单线通信功能是分时完成的,他有严格的时隙概念,因此读写时序很重要；系统对 DSl8820 的各种操作必需按协议进行；操作协议为：初始化 DS18820 发复位 脉冲 发 ROM 功能命令 发储备器操作命令处理数据；22 MSP430F20223 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 处理器模块是无线传感器网络节点的运算核心,全部的设备掌握、任务调度、能量计算和功能和谐、通信协议、数据整合和数据转储程序都将在这个模块的支持下完成,所以处理器的挑选在节点设计中至关重要；msp430f202

6、2是 Ti 公司 msp430 系列的一款微掌握器,它具有以下结构特点：16 位的 risc cpu 、16 位的寄存器和常数发生器,可以获得很高的代码效率；五种低功耗模式,在便携式的测量应用中可以延长电池的使用寿命：数控振荡器dco 使得从低功耗模式切换到正常模式只要不到 s；一个 16 位的定时器； 10 个 i o 口：具备同步通信协议 spi 或者i2c ；一个 16 位的 一 ADC；传感器与处理器结构如图 3 所示；23 无线收发模块 CCl100无线通信模块是耗能的主要模块,因此要谨慎挑选；考虑到无线传感器网络节点的通信模块必需是能量可控的,并且收发数据的功耗要特别低,选用作为无

7、线收发模块；该芯片体积小、功耗低,数据速率支持Chipcon 公司的 CCll00 12 到 500Kbps 的可编程控制,本文中 CCll00 工作在 315MHZ 的频率上,采纳 FSK 调制方式,数据速率为 100kbps,信道间隔为 100kHZ ；CCll00 编程线与数据线是分别与处理器芯片连接的,这样就可以4 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在收发数据的同时便利地读到线收发模块的原理图如下：3 节点软件设计CCll00 内部寄存器的状态,从而能有效地掌握通信过程；无5 / 8 名师归纳总结 -

8、 - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统软件设计主要包括节点发送程序和参数调剂程序、SINK 节点接收程序及上位PC机程序；节点发送程序主要完成现场传感器芯片的数据采集和数据发送；节点发送程序流程如图 4 所示,上电后节点无线模块处于接收状态,检测SINK 节点发来的指令,当收到正确的指令后开头对现场数据进行采集；当节点接收到数据后,将把字头后的数据认为是有效数据,单片机第一核对分站ID 号,如 ID 号不是本机就丢弃全部数据,重新进入接收状态,这样可以防止错误动作和恶意的破坏；反之,就连续对命令号进行判定,以确定节点的动作；如 SI

9、NK 节点要数据就对传感器号进行判定,以确认所要的是该节点的哪个传感器数据；对数据分析完毕后,节点将现场的数据进行采集、打包,并发给 SINK 节点,或启动参数调剂系统进行参数调剂,然后重新进入接收状态；6 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 终止语本文在总结原有理论讨论成果的基础上,提出了基于单片机MSP430 和 CCllOO 收发芯片构成的低成本、低功耗的温度无线传感器网络节点,在试验中可采纳 5 个节点和 1 个7 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - SINK 节点组建一个小型无线传感器网络；无线传感器网络节点的胜利设计对进行无线传感器网络的组网,到最终的实际应用奠定了良好的基础；8 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页