无线传感网络（WSN）设计经典参考实例（二）

　　3.2 传感器及调理电路模块

　　蓄电池电流和电压检测电路的设计原理图如图2所示。电流检测电路由霍尔电流传感器TBC10SY和取样电阻、电平调整电路、跟随器电路、滤波电路等组成；电压检测电路由取样电路、跟随器电路、滤波电路等组成。需要注意的是电流检测电路中充电电流和放电电流方向相反，需要通过电压提升电路将负电压值转换为正值，并在程序中予以处理。

　　光伏电池电流和电压检测电路的设计原理图如图3所示［4］。将串入光伏电池供电电路的精密小电阻上的信号作为电流检测信号，采用集成运放ICL7650制作差分放大电路，这样可以最大限度地减少对被测电路的影响。将并入光伏电池的大电阻分压器上获取小信号作为电压信号，同样采用集成运放ICL7650制作差分放大电路。为了消除干扰，采用两个等值电阻分别接于放大器的两个输入端和地之间，同时在放大器输出端增加滤波电路，经过滤波后的电流和电压信号输出到控制器JN5139的A/D转换接口。

　　LED灯头照度检测电路如图4所示。照度检测采用On9658集成传感器，传感器获取的信号经过放大器放大和滤波后输出到控制器JN5139的A/D转换接口。

　　LED灯头温度检测电路如图5所示。蓄电池温度采用SHT11集成温度传感器。

　　4 传感器节点的软件设计

　　4.1 软件系统的总体设计

　　软件系统的主要功能包括传感器数据采集与处理、无线收发和节点定位等，采用模块化设计。传感器数据采集与处理模块主要设置蓄电池状态信号的采集参数并控制采集；无线收发模块通过设置寄存器控制对命令或数据的接收和发送；节点定位模块对节点进行实时定位。传感器节点设计为全功能设备（FFD），同时具有路由功能，其程序流程图如图6所示。在任务队列中加入主任务进行数据采集、报警检测和自身能量检测并调用ZigBee发送任务；产生JN5139引脚中断时，CPU转去执行ZigBee接收中断服务程序。如果是采集命令，则立即执行数据采集和发送；如果是路由包，则立即执行路由更新。

　　4.2 节点定位算法设计［5］

　　节点采用基于接收信号强度指示定位算法实现的精确定位。已知发射节点的发射信号强度，接收节点根据收到信号的强度计算出信号的传播损耗，然后根据信号传播模型公式将传输损耗转化为距离，再利用三边测量法计算出未知节点的位置。在实际定位中，要保证未知节点处于3个以上发射信号强度和位置坐标已知的参考节点的通信范围内，未知节点根据接收信号强度计算