无线传感器网络系统设计

两个放大器进行信号放大，放大后的信号送到单片机的ADC端口进行数据采集。

图6 电源管理电路图

图7 串口通讯电路图

电源管理单元设计

电 能是无线传感器网络珍贵的资源，它决定着无线传感器网络的寿命。节点的电源管理非常重要。本设计采用集成的模拟开关芯片来实现电源控制，MAX4678是 4路模拟开关，通过节点平台的I/O引脚来控制内部模拟开关是否给后级的传感器模块供电；通过使没有用到的传感器不上电，以达到在无数据采集任务时及时关 闭电源、节省电能的目的。电源管理单元电路如图6所示。

其他外围电路设计

串口电路

汇聚节点通过串口电路与上位机进行通讯。由于节点上的单片机输入、输出电平是TTL电平，而上位机配置的是RS-232标准串行接口，两者的电气规范不一致，因此需解决它们之间电平匹配问题。串口通讯电路如图7所示，由MAX3232完成串口电平的转换。

复位电路

复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。图8为传感器节点的复位电路，它是上电自动复位和按键手动复位的结合。

图8 复位电路图

拨码开关电路

拨 码开关接在单片机的中断端口上，可以模拟节点周围的环境突变，将传感器节点从低功耗模式唤醒到工作模式。拨码开关电路如图9所示，当拨码开关接通时，电源 VCC通过电阻R和拨码开关与地线形成回路，这时的P1.0~P1.3相当于地线短接，电压为0；当拨码开关断开，电源VCC通过电阻和单片机的P1端口 形成回路，此时的P1.0~P1.3电压相当于电阻两端的电压。

图9 拨码开关电路图

插槽接口电路

传感器节点由处理器/射频通讯板和传感器板组成，两板通过插槽连接，如图10所示。

图10 插槽接口电路图

系统软件设计

无 线传感器网络节点（普通传感器节点和汇聚节点）遵循休眠、唤醒、正常工作的工作模式。系统在完成初始化后，进入低功耗休眠模式，等待被中断唤醒且执行中断 程序，中断执行完毕后，系统回到中断前的状态，继续执行低功耗模式。节点的主程序流程如图11所示。上位机处理软件采用Visual Basic(VB)编写。VB支持面向对象的程序设计，具有结构化的事件驱动编程模式。无线传感器网络的上位机处理软件利用VB的MSComm控件来实现 串口通讯，再加上VB中的其他常用控件，实现对无线传感器网络的分析、显示和操作。

图11 节点主程序流程图

结束语

无线传感器网络是实现实时监测和突发事件处理的有效方法。本文首先对无线传感器网络进行了概述，提出了无线传感器网络系统的整体方案，然后从硬件部分和软件 部分两个方面分别进行设计。无线传感器网络系统选择了低功耗的MSP430F149单片机和具有多种工作模式的无线射频芯片nRF905，采用了声音、加 速度、磁性三种传感器，用于实现对环境数据的采集和目标信息的探测；还完成了电源管路单元设计和其他外围电路设计。该网络系统具有能耗低、体积小、成本低 等特点。