聲傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的硬件系統設計

2．4 GPS與北斗模塊
由于各個(gè)節點(diǎn)需要獲取自身的位置和精確的時(shí)間，因此每個(gè)節點(diǎn)需安裝GPS或者北斗模塊?？刹捎肁tmel公司提供的GPS模塊，采用的是串行輸出，只要2 個(gè)串行信號線(xiàn)就可以完成較精確的差分衛星定位。GPS模塊的支持電壓為2．7～3．3 V，功率小于100 mW／H。GPS模塊由變頻器模塊(ATR0600)、信號相關(guān)模塊(ATR0610)、微處理器模塊(ATR0620)組成。圖6為GPS模塊結構框圖。

2．5 電源模塊
電源模塊的功能是提供節點(diǎn)工作所需的能量，本節點(diǎn)可通過(guò)4節干電池或USB端口供電。由于4節干電池和USB端口提供的電壓都是大于處理器模塊、 CC1100和聲音采集模塊所需的3．3 V電源，所以必須將輸入電壓調整至節點(diǎn)所需的電壓。此電源模塊設計采用的是AMS1117_3．3電壓調節器，它的作用是把4節干電池和USB端口提供的 5 V電壓調節到所需的3．3 V。其電路設計如圖7所示。

3 實(shí)驗結果
節點(diǎn)硬件系統上移植了TinyOS操作系統，基于操作系統進(jìn)行各個(gè)模塊的消息驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，最后進(jìn)行路由算法的移植。使用2個(gè)節點(diǎn)(1個(gè)終端節點(diǎn)和1個(gè)匯聚節點(diǎn))進(jìn)行組網(wǎng)實(shí)驗，測試節點(diǎn)對鼓掌聲音信號的靈敏度。采集的聲音波形如圖8所示。

結 語(yǔ)
由于采用了模塊化的設計方法，本文設計的聲傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件系統有助于擴展不同類(lèi)型的傳感器；此外，該系統還具有成本低、體積小、功耗低等特點(diǎn)，非常適應未來(lái)多樣化環(huán)境監測任務(wù)的需要。