聲傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的硬件系統設計

引 言
隨著(zhù)傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)以及微機電技術(shù)的不斷發(fā)展，出現了一種新型的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )能夠通過(guò)集成在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上的各類(lèi)微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監測、感知和采集各種環(huán)境或監測對象的信息，通過(guò)嵌入式系統對信息進(jìn)行處理，并通過(guò)隨機自組織無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )以多跳中繼方式將信息傳送到終端用戶(hù)。本文主要介紹聲傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件系統的設計。

1 聲傳感器網(wǎng)絡(luò )結構
如圖1所示，聲傳感器網(wǎng)絡(luò )結構通常包括聲傳感器節點(diǎn)、匯聚節點(diǎn)和后臺監控設備等。

聲傳感器節點(diǎn)主要負責網(wǎng)絡(luò )的形成、數據的采集，并將數據通過(guò)多跳傳輸到匯聚節點(diǎn)。匯聚節點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的中心節點(diǎn)，負責網(wǎng)絡(luò )的發(fā)起、拓撲的形成與維護、網(wǎng)絡(luò )數據的匯集與處理，以及與后臺監控設備的通信與信息交互。后臺監控設備負責數據的處理、網(wǎng)絡(luò )拓撲的控制、網(wǎng)絡(luò )的監護。為了感知監測區域內的聲音信息，可以通過(guò)人工布撒的方式把一定數量的聲傳感器節點(diǎn)部署在監測區域內，聲傳感器節點(diǎn)之間或者聲傳感器節點(diǎn)與匯聚節點(diǎn)之間就能夠自動(dòng)形成一個(gè)自組織、多跳的網(wǎng)絡(luò )。聲傳感器節點(diǎn)周期性或者觸發(fā)式地采集聲音數據并與周?chē)墓濣c(diǎn)進(jìn)行數據交換，將數據及時(shí)地通過(guò)自適應的路由，多跳中繼后傳輸給匯聚節點(diǎn)；匯聚節點(diǎn)將匯集的數據通過(guò)北斗通信模塊轉發(fā)給后臺監控設備，實(shí)現監測區域內聲音信息的上傳。

2 聲傳感器節點(diǎn)硬件系統
聲傳感器節點(diǎn)由主控芯片AT91SAM7S256單片機、射頻芯片CC1100、串口電壓轉換芯片MAX3232，以及電源、聲傳感器、GPS與北斗、各種控制器組成。其硬件系統框圖如圖2所示。系統以低功耗為設計目標，所以硬件設計上均采用了同類(lèi)產(chǎn)品中功耗最低或者較低的產(chǎn)品，以保證系統長(cháng)時(shí)間的監測工作。

聲傳感器節點(diǎn)硬件系統采用模塊化的設計思想進(jìn)行設計，下面介紹具體模塊。