無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)

王云鶴，王忠寶

（吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132000）

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性，將會(huì)對(duì)所處通信行業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)程帶來影響。為此，相關(guān)人員應(yīng)著手進(jìn)行優(yōu)化控制，即將現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)成果更多地作用于實(shí)踐，以提高節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)的合理性。如此，無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就能為數(shù)據(jù)采集、傳輸與實(shí)際使用提供安全可靠性的運(yùn)行控制。故，相關(guān)人員應(yīng)將其作為重點(diǎn)科研對(duì)象，即通過硬件設(shè)計(jì)實(shí)例，來提高設(shè)計(jì)控制的合理性，最終實(shí)現(xiàn)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程目標(biāo)。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)意義

作為由大量無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點(diǎn)的組成元素為：傳感器采集數(shù)據(jù)、芯片處理數(shù)據(jù)接收以及傳感器采集數(shù)據(jù)處理。當(dāng)其經(jīng)無線射頻芯片后，就能以無線傳輸與接收的方式，來使數(shù)據(jù)信息的傳輸運(yùn)行具備愛無線組網(wǎng)功能。此外，作為編程接口與電源，USB的接口應(yīng)將一線硅序列號(hào)看成節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)。當(dāng)Flash的芯片作用于數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)時(shí)，JTAG口可作用于編程與調(diào)試處理?？偟膩碚f，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用，將提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。相關(guān)人員應(yīng)在明確無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用要點(diǎn)的情況下，對(duì)實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析控制，以促進(jìn)所處通信行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用要點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，使得信息技術(shù)發(fā)展到目標(biāo)階段后，研發(fā)出了一種集聚合傳感器、無線通信、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)以及分布式信息處理等綜合性技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主要被運(yùn)用于軍事、健康護(hù)理、環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)以及智能家居等領(lǐng)域，但在實(shí)踐過程中，因受諸多環(huán)境條件因素的影響，降低了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法運(yùn)用的科學(xué)有效性。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從問題角度出發(fā)，即在掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)階段設(shè)計(jì)方法運(yùn)用要點(diǎn)的前提下進(jìn)行實(shí)現(xiàn)控制。

文章以無線傳感器節(jié)點(diǎn)運(yùn)用的硬件設(shè)計(jì)方案為例，其主要采用了超低功耗的單片機(jī)MSP430F1611，作為數(shù)據(jù)信息處理的芯片，并將收發(fā)芯片確定為CC2420的無線射頻芯片。此背景下，無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)就將具備JTAG與其他擴(kuò)展接口。具體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，就是采用一系列的設(shè)計(jì)措施方法來使硬件測(cè)試與軟件調(diào)試滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)提出的需求。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)分析

對(duì)于電源單元的設(shè)計(jì)，因傳感器節(jié)點(diǎn)體積微小，僅攜帶能量有限的電池，因此，硬件設(shè)計(jì)人員應(yīng)將能量供應(yīng)模塊作為無線傳感器節(jié)點(diǎn)各部分的能量供應(yīng)。具體來說，需要長期數(shù)據(jù)采集的傳感器來維持節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，節(jié)點(diǎn)微處理器的工作電壓應(yīng)控制在1.8-3.6V之間，并將無線射頻芯片的工作電壓控制在2.1-3.6V之間。對(duì)于電源的選擇，確定為3V紐扣電池供電，大幅減少了節(jié)點(diǎn)的大小。因電池能量有限，還應(yīng)將USB作為供電源，以為編程等節(jié)點(diǎn)操作提供電源。為保證電源較好的穩(wěn)壓性，需采用蘊(yùn)G濾波單元使交流電鋸具備較好的濾波效果，這就不會(huì)對(duì)直流輸出電壓造成影響。

硬件設(shè)計(jì)中的傳感器模塊，其是無線傳感器網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集單元，能夠根據(jù)實(shí)際需求選用不同的傳感器。節(jié)點(diǎn)，則應(yīng)采用具備濕度與溫度效果的傳感器SHT11。該傳感器的電源供電要求為2.4～5.5V，其時(shí)鐘信號(hào)與電源均是由微處理器提供的。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線管腳的三態(tài)輸出目標(biāo)，應(yīng)在外界設(shè)置一個(gè)上拉電阻以將信號(hào)拉高。電路板的硬件設(shè)計(jì)，因不同標(biāo)準(zhǔn)其分類也存在差異，因而，設(shè)計(jì)過程應(yīng)根據(jù)板的數(shù)目進(jìn)行分類。這樣一來，電氣連接關(guān)系復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)中，雙面板無法滿足電路布線的要求，這就需要選用多層板來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)控制。

根據(jù)上述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)，將CC2420無線射頻芯片作為收發(fā)芯片后，通過測(cè)試能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，需采用無線射頻芯片以及配置更多的電源能量，以優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行控制的安全可靠性。事實(shí)證明，只有與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的現(xiàn)有資源充分結(jié)合起來，才能最大限度降低環(huán)境因素可能帶來的負(fù)面影響。故相關(guān)人員應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科學(xué)研究成果更趨高效地作用于通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化建設(shè)，以推動(dòng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。

［1］ 潘琢金，劉繼磊，羅振，等.低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2015，36（12）.

［2］ 汪丹丹.一種礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.江西煤炭科技，2013，（2）：88-90.

［3］ 韋然.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電子科技，2012，25（1）：31-35.