基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计

2 无线传感器网络节点的设计与实现
2．1 节点总体设计
无线传感器网络节点通常由四个主要模块构成：传感器模块(传感器、信号调整、A／D转换器)、处理器模块(微处理器、存储器)、无线收发模块(无线网络、MAC、收发器)和能量供应模块(电源、AD-DC)。此外，还可选择其他附加的功能模块，例如定位模块、移动设备模块等。无线传感器网络节点其实现机理是以ZigBee传输模块代替传统的串行通信模块，将采集到的信息数据以无线方式准确地发送出去。图2描述了传感器节点的组成。

2．2 节点硬件设计
2．2．1 处理器模块和无线收发模块
CC2430芯片延用了CC24．20芯片的架构，实现了系统芯片(SoC)解决方案。它能够满足ZigBee为基础的2．4 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求，在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU(8051)，具有32／64／128 KB可编程闪存和8 KB的RAM，还包括模／数转换器(ADC)、几个定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32 kHz晶振休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程I／O引脚。
CC2430芯片采用0．18 μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
2．2．2 传感器模块
设计中采用了数字温湿度传感器SHT11 ，该传感器通过无线网络对监测区域内温度和湿度进行数据采集工作，具有极高的安全性、可靠性和长期稳定性。SHT11的供电电压为2．4～5．5 V，测湿精度为±3．0％RH，在温度为25℃时测温精度为±0．4℃，其封装形式采用了SMD(LCC)贴片封装，该传感器与CC2430的典型应用接口电路如图3所示。在图3中，CC2430与SHT11连接，只需要用2条I／O口线分别作为数据线DATA和时钟线SCK，并在DATA端口接入一只上拉电阻，用于将信号提拉为高电平，同时在VDD及GND端口接入一只去耦电容，通过相应的软件设计即可完成数据的采集与传输。