导言
无线传感器网络能够实时监测、感知和收集网络散布区域内的各种环境或监测目标的信息，并对这些信息进行处理，取得翔实而精确的数据，并传送到需求这些信息的用户。
现在，这一范畴首要的研讨方面是MAC层协议和网络层路由协议。而要进行这两方面的研讨，物理试验渠道是必需的。
总体规划
本文规划并完结了一个比较完好的无线传感器网络演示体系，首要包含节点机、网关机和数据库体系。此体系完结了长途环境数据的收集、传输、处理及数据库办理。并且在节点数许多添加后，还可作为传感器MAC层和网络层协议的开发渠道。
体系组成框图如图1所示，在传感器节点网络部分，有两个子网，各网独立作业，运转在不同的频段，一个是2.4GHz，另一个是900MHz，都是ZigBee规范规则的频段。2.4GHz硬件首要选用89lV52单片机加RFwave公司的RFW102射频模块。900MHz选用的是89lV51单片机加NRF905射频模块。而传感器部分，两个节点都规划成可插拔式的通用接口，现在支撑的是温湿度传感器、电磁强度传感器和空气质量传感器。两个子网都衔接在一个ARM网关上，由网关和谐处理。ARM网关选用的是S3C44B0X开发板加2.4GHz和900MHz射频模块。射频模块和ARM板选用串口进行衔接和通讯。ARM网关的另一端经过网口与长途PC相连。数据经过UDP方法在网络中传输。数据库体系树立在长途PC上，用户可进行查询及相关操作。数据库选用微软的ACCESS树立，界面用delphi编写。
图1 体系组成框图
节点机的规划
本文规划了两种节点机，一种作业在2.4GHz频段，另一种能够作业在868MHz和915MHz两个频段。
2.4GHz频段节点机规划
硬件部分如图2所示，包含电源、MCU、传感器、RFW-D100和102。其间MCU是首要操控器材，传感器规划成可分离式，能够插多种传感器。RFW-D100和102联合组成射频部分，完结无线数据收发。UART能够在调试硬件时运用，在板子作为网关机的射频模块时，UART完结与ARM板的通讯。电源规划成电池和外接电源两种供电方法。
图2 2.4GHz节点机硬件框图
1. 电源部分
为了便利调试，将电源规划成双路供电形式，即外接稳压电源供电和电池供电。这样规划的长处是在板子调试的时分能够用外接稳压电源供电，能够不必电池，削减开发费用，也更安稳。而在板子调试成功之后，实践运转的时分就能够选用电池供电。当然，这样规划也会使板子面积增大、器材增多，在做实践产品的时分就能够去掉稳压电源供电电路，减小体积和本钱。
稳压电源电路选用9V直流输入，经过7805转化成5V，再经过AAT3221电源转化芯片转化成3.3V。在电池稳压部分选用TPS60101。这是一种特别适宜对电池供电体系进行稳压的芯片。至于用哪路供电由跳线决议。
2. MCU
MCU选用52单片机，类型是89lV52。它有256Byte的RAM和8kB的flash，3个16位定时器，关于本运用比较适宜。
3. 射频部分
射频部分选用RFwave 公司的RFW102，这是一款作业于2.4GHz频段的射频模块，功耗较低，而最高速率能到达1Mbps。合作RFW-D100运用，简略便利。
4. 传感器
传感器部分的接口规划成可插拔式通用接口，便于扩展其他传感器，以温/湿度传感器为例，本文选用了Sensirion公司的SHT71，它是一种数字传感器，低功耗，温/湿度一体，运用便利。
868MHz和915MHz频段节点机规划
nRF905 1.0以9V直流电源和电池两种方法供电，一个单片机作为中心操控单元，操控传感器和无线收发模块。并外加了存储器，能够完结存储转发功用。
nRF905 1.0可分为5大部分：
1. 中心操控单元：运用一片AT89LV52作为中心操控单元。其间，R1OUT，T1IN引脚用于串口通讯。
2. 电源：可选择直流9V电源和电池两种方法供电，供电方法可用跳线切换。
3. 存储器：运用一片AT24C21作为存储器，当数据量超出单片机容量，或无线信道不正常时，可将数据暂存于存储器，待今后转发。
4. 传感器：运用Sensirion公司的SCH7x温/湿度传感器。
5. 无线收发模块：运用Nordic公司的nRF905无线收发芯片，能够作业在433MHz、868MHz和915MHz三个频段。
图3 射频模块的软件流程图
网关机规划
硬件规划
网关机硬件选用根据ARM7TDMI的嵌入式体系开发板，外加两个根据RFW-D100和102以及nRF905的无线射频模块。其结构示意图见图1的中心部分。这样规划的首要考虑是节省开发时刻。两个射频模块子板和ARM板之间经过串口通讯。
ARM板硬件组成
1． 微处理器S3C44B0X
S3C44B0X是三星公司推出的16/32位RISC处理器，它选用了ARM7TDMI内核，0.25mm工艺的CMOS规范宏单元和存储编译器。它的低功耗和全静态规划特别适用于对本钱和功耗灵敏的运用。S3C44B0X还选用了一种新的总线结构，即SAMBAⅡ。
2． UART异步串行接口
3．以太网操控器RTL8019AS
由Realtek公司出产的RTL8019AS高集成以太网操控器芯片集成了介质拜访操控子层（MAC）和物理层的功用，能够便利地规划根据ISA总线的体系，简略的与通用单片机进行接口。别的，它还具有与NE2000兼容、软件移植性好，价格低廉等长处，在市场上的10Mbps网卡中占有适当的份额。在本体系中，网口与以太网相连，将网关收集到的数据上传到PC的数据库中。
4． Flash存储器
本体系中选用的Flash是具有16Mb（2MB）、单一5V供电的存储器。2MB的数据区被分为32个64kB的区段，因此具有灵敏擦除功用。Flash在本体系中用来寄存程序代码。体系上电或复位后从此处获取指令并开端履行。
射频模块硬件组成
从图1中能够看出，网关机部分是由ARM开发板和两个射频模块一起组成的，完结两个子网的数据收集处理和上传使命。射频模块没有独自规划，而是两个频段的节点机的简化版别，将其间的数据收集部分去掉，以缩短开发周期，供给了通用性。在硬件共同的情况下，只要对两个模块的软件进行修正就能够完结无线数据收发的功用。详细硬件规划能够参阅前面节点机的硬件规划。
软件规划
无线传感网网关机如前面所介绍的，在硬件上分红相对独立的三个单元，因此软件也分为三个相对独立的部分。
1. ARM板软件
ARM中心板的软件包含初始化，处理上层PC传来的采样指令，经过两个串口向两个子网发送采样指令。然后等候节点上传来的数据信息，其间的关键在于怎样处理好两个子网经过两个串口上传来的数据信息。不漏不重。限于篇幅，详细流程就不在这里胪陈了。
2. 射频模块软件
射频模块的软件流程如图3所示。ARM板经过两串口别离与两个子网不同的射频模块相连，以具有与两个子网进行通讯的才能。
数据库体系规划
选用Access数据库渠道和ADO数据库衔接技能，并运用Delphi编程言语完结界面、办理、查询操作及internet上的数据收发。Delphi是一种功用强大的快速运用软件开发程序，它集成了ADO数据库衔接的控件和网络处理等控件，能够快速便利地进行软件开发。
结语
经过半年左右的尽力，在小组成员的一起尽力下，咱们完结了无线传感网试验演示体系第一版的规划完结，并成功地将远端4个节点的温度/湿度信息经过两个频段的信道传送到数据库中，并能够进行查询办理。当然，第一版还有许多需求完善和改善的当地，如底层硬件操作函数的模块化，节点机选用功用更强的MCU，数据库的完善等等。
