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低功耗射频无线数据收集节点电路

  跟着集成电路、无线通讯技能和嵌入式技能的开展,无线通讯网络也应运而生,无线传感网络具有低功耗、低本钱、分布式和自组织的特色。传统的无线射频通讯模块体积大,需求操控芯片来操控射频…

  跟着集成电路、无线通讯技能和嵌入式技能的开展,无线通讯网络也应运而生,无线传感网络具有低功耗、低本钱、分布式和自组织的特色。传统的无线射频通讯模块体积大,需求操控芯片来操控射频模块,这就增加了规划的本钱,并且可移动性欠好。

  半导体技能的不断进步使处理器芯片能够被集成为体积很小的一块,而价格变得更廉价,专用的无线网络芯片和技能也得到开展。文中选用了TI公司的CC430F5137规划并完结了一种应用于无线网络中的节点模块。CC430F5137是一款内部集成了射频核的芯片,它内置了CC1101射频核,运用单颗芯片就能够完结数据的收集、处理、发送与接纳,使电路板的体积能够变得更小、更廉价。为了完结网络节点的低功耗规划,本文选用了射频模块的无线唤醒(WOR)功用。一起,运用射频核的闲暇信道评价(CCA)功用改善了射频发送的算法,进步了多节点向中继器模块发送数据时的准确性。

  整体规划方案

  无线传感器网络是由布置在监测区域内很多的廉价微型传感器节点组成的网络。它是由很多的停止或移动的传感器以自组织和多跳的方法构成的无线网络,以协作的方法感知、收集、处理和传输网络覆盖地舆区域内被感知目标的信息,并终究把这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络首要完结了数据的收集、处理和传输三种功用。

  传感器网络节点一般遭到工作环境的影响,功耗问题是要首要考虑的。考虑到低功耗要求的规划,节点设备的主控MCU挑选 CC430F5137,运用它内置的射频通讯模块进行射频通讯。因为其低功耗的特色可选用电池供电。软件部分运用CC1101的无线唤醒功用,能史好地下降体系功耗。

  无线传感器网络中能够挂接多个节点设备,而每个节点设备的地址有必要仅有。本文规划的节点设备选用拨码开关来设置每个节点设备的地址,确保每个节点都有一个仅有的地址。经过SPI接口或I2C总线接入传感器器材,能够灵敏地接入不同类型的传感器器材,以到达测验不同物理量的要求。节点的体系结构如图1所示。

  

  节点硬件规划

  节点电路整体规划

  CC430F5137的供电电压规模为1.8~3.6 V,选程度用两节7号电池来供给3 V的直流电压。合作软件的设置能够最大程度地下降功耗。体系的要害部分是射频发送运用一个射频的天线模块,能够确保射频通讯的稳定性,此无线模块由芯片的 RF_N和RF_P两个引脚接入。别的依据射频发送的需求,接入一个26 MHz晶振。

  CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.7引脚能够用于串口通讯和SPI通讯,运用这三个引脚作为串口调试,别的P1.1、P1.2、P1.3引脚能够用于SPI和I2C总线通讯,这三个接口用来预留衔接传感器的芯片。体系的主电路图如图2所示。

  

  地址设定电路

  为了使每个节点的地址仅有,选用8位的拨码开关SW进行地址设定。如图3所示,能够由拨码开关来设定终端节点的地址,能够设定255个不同的地址,每一个终端节点作为从设备向中继节点发送数据,然后由中继节点发送到用于网络办理的主控MCU,完结无线传感器网络数据的传送。

  

  本文运用TI公司的CC430F5137芯片,选用射频通讯技能规划的无线数据收集节点,这种规划能够大大地减小体系的体积。本体系能够收集各式各样的信号,能将收集到的数据安全稳定地传送到中心数据收集点。规划中载波监听功用和信道闲暇评价功用改善的射频发送函数,能够有效地进步多个节点一起发送数据时的抗干扰性。

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