一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的開(kāi)發(fā)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統中，每個(gè)傳感器節點(diǎn)都具有無(wú)線(xiàn)通信功能，各個(gè)測點(diǎn)的傳感器單元，對此處的參數進(jìn)行測量，并組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，將測量數據通過(guò)該網(wǎng)絡(luò )以無(wú)線(xiàn)方式傳送到監控中心。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統與傳統的有線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )相比，具有耗資小、安裝方便、維護和更新費用低等優(yōu)勢，非常適合用于對布線(xiàn)困難的區域、人員不能到達的區域和一些對臨時(shí)場(chǎng)合的狀況進(jìn)行遠程監測，如大型建筑的健康狀態(tài)監測、空間探索、災害預測、獲取敵方戰場(chǎng)信息等，也因此成為國際上的前沿熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

       針對環(huán)境及結構狀態(tài)監測，我們設計了一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，該網(wǎng)絡(luò )由若干傳感器節點(diǎn)、一個(gè)無(wú)線(xiàn)接收功能的網(wǎng)絡(luò )控制節點(diǎn)及一臺計算機構成。無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)分布于需要監測的區域內，執行數據采集、處理和無(wú)線(xiàn)通信等工作，網(wǎng)絡(luò )控制節點(diǎn)接收各傳感器的數據并以有線(xiàn)的方式將數據傳送給計算機。結構如圖1所示。

                                  

       傳感器節點(diǎn)的硬件設計

       總體結構

       傳感器節點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )的基本單元，由下列部件組成：微功耗微處理器、微功耗短距離射頻收發(fā)器、采集部分（各種傳感器）組成。節點(diǎn)結構示意圖如圖2所示。 

                                 
 

       微處理器

       微處理器采用TI公司的MSP430的F149單片機。TI 公司的MSP430 系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，能夠在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作；其控制器具有強大的處理能力和豐富的片內外設；帶FLASH 存儲器的單片機還可以方便高效地進(jìn)行在線(xiàn)仿真和編程。MSP430家族分為MSP430X1XX、MSP430X3XX、MSP430X4XX 三個(gè)系列。MSP430F149是

       MSP430X1XX 系列中的功能最強的單片機。

       MSP430F149 包含的組件為：

       （1）基礎時(shí)鐘模塊，包括1 個(gè)數控振蕩器（DCO）和2 個(gè)晶體振蕩器；

       （2）看門(mén)狗定時(shí)器Watchdog Timer，可用作通用定時(shí)器；

       （3）帶有3 個(gè)捕捉／比較寄存器的16 位定時(shí)器Timer_A；

       （4）帶有7 個(gè)捕捉／比較寄存器的16 位定時(shí)器Timer_B；

       （5）2 個(gè)具有中斷功能的8 位并行端口：P1 與P2；

       （6）4 個(gè)8 位并行端口：P3、P4、P5 與P6；

       （7）模擬比較器COMPARATOR_A；

       （8）12 位A/D 轉換器；

       （9）2 通道串行通信接口（軟件選擇UART/SPI 模式）；

       （10）1 個(gè)硬件乘法器；

       （11）60 KB＋256字節FLASH，2 KB RAM。

       MSP430F149 豐富的片內外設可使整個(gè)電路變得異常簡(jiǎn)化，減少了節點(diǎn)的功耗和體積。