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无线传感器网络在温室环境监控系统中的应用
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无线传感器网络在温室环境监控系统中的应用
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管理员
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单片机/DSP
2013-6-7 01:04:35
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CC2431简介
CC2431是TI公司的产品,它是一个真正的基于无线传感器网络ZigBee/IEEE802.15.4解决方案的片上系统,其内部集成了CC2420射频收发器,工业标准增强型8051 MCU内核,128 KB可编程闪存,8 KB的RAM,精确的定位引擎等丰富的片内资源,支持硬件调试,支持基于IAR7.20以上
C51
开发环境下的在线调试,提供强大、灵活的开发工具。CC2431体积小、功耗低、集成度高,非常适合于无线传感器网络节点的设计。它可工作在4种工作模式下,且工作模式之间的转换时间较短,因而能够满足超低功耗系统设计的要求。
传感器网络节点的硬件
传感器网络节点由传感器测量节点、控制节点和汇聚节点组成。测量节点负责采集周围环境信息,采集的环境信息经多跳路由后到达汇聚节点,最终通过Internet到达控制中心。控制节点用来接收计算机传来的远程控制信息,对温室环境参数进行调控。
1.测量节点硬件
传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。
(1)传感器模块。由不同类型的传感芯片组成,具有对温度、湿度和光照强度的感知能力。其中温、湿度传感器采用I2C总线数字式温、湿度传感器SHTll,其体积小、能耗低、两线数字接口、温度量程为-40℃~85℃、相对湿度量程为0%~100%RH。光照强度传感器选用TSL2550D,其功耗可以满足无线传感器低功耗系统设计的要求,其总线也易于与CC2431接口。
(2)微处理器模块。采用集成在CC2431内部的8051 CPU。集成的CPU有4种不同的内存空间:代码区、数据区、扩展数据区和特殊功能寄存器区,不同的内存空间有利于代码和数据的分离,提高CPU对内存的访问速度。
(3)无线通信模块
①传感器网络节点在通信时消耗了大量的能量,选择一款低功耗的无线通信芯片将有效地降低通信模块的能量消耗。CC2431是一款符合ZigBee标准的低功耗通信芯片,具有快速唤醒和搜索外部设备功能,可以使节点更多地处于休眠状态而节约功耗,而且其信道频率和功耗等参数可以灵活设置。CC2431通信模块的天线考虑到无线传感器网络通信质量的要求,采用单极性天线,单极性天线在差分输出与天线之间要求使用“平衡-不平衡变压器”。
②无线传感器网络节点电源为电池供电系统,选用的电池为手机专用锂电池。为了使系统在电池供电时,工作时间持续长,在设计电源模块时要考虑到节点的节能问题。CC2431提供4种电源管理模式:PM0、PM1、PM2和PM3,合理地使用这4种模式可有效地降低节点的能耗。
③LED灯用于显示传感器节点的运行状态。
(4)电源模块。为其他模块提供能源。
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