本文主要介绍无线环境监测传感器网络节点的硬件设计。硬件方面,主要介绍三个模块:微处理器模块,数据采集模块和无线通信模块。

着科学技术的不断进步,人们对环境质量的要求越来越高。在环境问题变得越来越严重,我们需要注意它们。西方发达国家相比,中国环境监测系统的发展滞后,信息监测系统的发展有待完善。国的环境监测系统也应该在微集成的基础上变得更加智能,并实现无线和网络。实验主要选择大气温度,湿度和压力的测量作为数据采集终端。量节点通常同时由电池供电,并且通常在野外恶劣而复杂的环境中发现节点。

此,我们希望测量节点具有低功耗,低成本和高稳定性的特点。境监测系统由信息收集子系统和信息监测管理子系统组成。息获取子系统的主要功能是收集由无线传感器网络组成的前端环境信息。息监视管理子系统主要负责处理和报告收集的信息。
子系统分为三个小模块:数据库,信息管理平台和信息发布平台。个子系统均通过无线传感器访问长距离传输网络。低功耗和高性能的角度来看,主要选择MSP430系列的微处理器。其他单芯片计算机相比,MSP430的最大优势在于它可以实现真正的超低功耗,并具有5种低功耗模式,适用于长期的电池供电设备。
们使用精简的16位指令集结构,大量寄存器和片上数据存储器,以确保可以编译高效的源程序。MSP430系列微控制器包括高速时钟,低速时钟,锁相环和其他设备。

MSP430系列单片机主要通过使处理器处于待机状态来降低系统能耗。处理器不工作并引起中断时,其大多数功能模块可以独立运行。
块完成后,CPU继续执行其他任务,从而减少了CPU的运行时间并最大程度地降低了能耗。据采集模块主要设计传感器和连接到微处理器的电路。设计使用SHT11温湿度传感器来测量环境温度和湿度,并使用HP03D压力传感器来测量大气压力。SHTxx系列是高度集成的温度和湿度传感器芯片,可提供用于大规模校准的数字输出。
SHT11温湿度传感器将温度传感器和湿度传感器集成在一起。通过两线数字串行接口访问SHT11,该接口针对功耗和信号读取进行了优化。

此,选择SHT11来测量环境温度和湿度。HP03D压力传感器是一种高精度压力传感器,广泛用于自检环境。
HP03D压力传感器内部有一个压敏电阻和一个15位A / D转换器,恒温阀芯输出接口是标准的IIC接口;内部存储11个校正参数以校正测量结果。线通信模块使用CC2420射频芯片。

CC2420是第一个符合Zigbee技术的高度集成的RF收发器,可以快速,良好地应用于Zigbee产品。CC2420在内部合成压控振荡器,低噪声放大器,PA系统和功率整流器。使用1.8至3.6 V的工作电压,因此功耗非常低,适合电池供电的设备。CC2420的外围组件由晶体振荡器时钟电路,RF输入/输出适配电路和微控制器接口电路组成。RF信号CC2420以差分方式发送,其最佳差分负载为115 j180Ω。抗匹配电路必须根据该值进行调整。于时间和经验问题,我们的研究需要不断改进,例如设计节点的包装,改进集成,减少节点的数量等。此实验中,控制模型和传输模块的两张卡通过两排引脚连接。将来的设计中,控制模型和启动板可以集成在PCB上,以减少节点的体积。望通过将来的不断努力,可以改善环境监测系统。
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