基于环境信息监测的无线传感器网络节点设计
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1．4 供电模块
无线传感器网络一般布置在无人值守或是环境恶劣的地区，有些具有移动性，所以节点大多数需要采用电池供电，该项目在元器件的选取中，已经考虑到了尽量降低系统的功耗，各模块的供电电压都比较低，综合比较，2．4～3．6 V的电压可以使所有模块正常工作。因此，可以采用2节AA电池进行供电。按照1．5A／h的电池容量，每隔1 min进行1次温湿度、光照测量，估算至少可以工作半年。
1．5 硬件系统设计要点
无线传感器网络应用的特殊性要求其节点体积越小越好，因此在元器件的选择上当然是选择同类型中体积最小的。但是节点体积越小，在设计电路板布线时可能会因为线路距离太小而产生干扰，因此抗干扰设计是节点设计时的重点问题。可以把电路板设计成4层板，未布线的区域用敷铜并接地，CC2420底部通过多个过孔与地层连接。滤波电容尽量靠近器件放置，同时，为了抗电磁干扰，最好把数字电源和模拟电源、数字地和模拟地隔离开来，一般可采用0 Ω电阻或磁珠来进行隔离。另外，节点布设位置应尽量避开树木，以减少对电磁波的吸收，影响传输稳定性。
2 节点软件设计
通信协议采用标准开放系统互联模型OSI(Open System Interconnection model)，设计的节点考虑到通用型和便于开发，采用了TI公司提供的ZigBee协议栈Z-Stack。ZigBee协议是由ZigBee联盟制定的、用于短距离无线通信技术的标准之一，主要用于低功耗、低成本设备的低速互连，其特点符合环境监测网络应用的要求。IEEE802．15．4满足OSI定义的最下面的两层：物理层(PHY：Physical Layer)和媒质介入控制(MAC：Medium Access Control)子层。ZigBee联盟提供了网络层(NMK：Network)和应用层(APL：Application Layer)框架的设计，其中应用层的框架包括了应用支持子层、ZigBee设备对象等。ZigBee协议栈体系结构模型如图5所示。层与层之间通过服务接入点连接，包括数据服务和管理服务，每层都通过一套服务原语为其上层或下层提供服务。
Z-Stack采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制。当初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。
这种软件构架可以极大地降低系统的功耗。
软件开发以IAR Workbench V4．30为平台，采用C语言编写，因此提高了软件设计开发的工作效率，增强了程序代码的可靠性、可读性和可移植性。节点主流程图如图5所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/161087.htm
3 结束语
本文主要介绍了一种低功耗、用于环境信息监测的无线传感器网络节点的设计方案，并对其中的各个模块进行了详细的介绍，对通信协议和软件工作流程进行了分析。由该节点组成的无线传感器网络在小规模实验中已表现出良好的工作效果，可在特殊环境下实现监测区域内信号的采集、处理与传输。
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