基于 ZigBee 的无线传感器网络节点的设计与实现
所属类别: 军用/航空电子 I 安全设备/系统 I RF/无线 I 技术方案
无线传感器网络(WSN)是由大量分布式智能传感器节点组成的面向任务的无线个人局域网(WPAN),
它融合了微电机技术、数据采集技术、嵌入式计算机(MCU)技术、现代网络与无线通信技术、分布式信息
处理技术、节点节能技术等多个领域的技术。通过多功能传感器点对目标信息进行实时监测,由MCU 对
信息进行处理,由 WPAN 进行数据通信,由主控 PC 系统软件将千万个节点采集的数据进行综合分析处理
及控制。WSN 技术具有广阔的市场前景,可以广泛应用于国防、反恐、工农业监测、城市管理、生物医
疗、环境监测、森林防火、抢险救灾、工程检测、智能大厦、危险区域远程控制等诸多领域。
另一方面,新兴的 ZigBee 技术具有体积小、无需线缆、可容纳节点数多、工作频段免费、低功耗、安全
可靠、具嵌入式智能、可自动动态组网、可互操作、多跳传递、拆装方便等特性,因此十分适合于组建无
线网络,本文将讨论一个基于 ZigBee 技术的无线应变节点网络的设计。
基于 ZigBee 技术的无线传感器节点的设计思路
2005 年 6 月公布的 ZigBee/IEEE802.15.4 标准采用低数据速率(250kbps)来取代低功耗、低成本和小体积
的特性,这使其在所有短程无线技术中具有极大的潜力。采用在大多数应用可接受的低速率,独特的节能
管理(信标唤醒/休眠)技术、减小占空比(2%)以及数据优化融合模式,可以实现无需电源连线的小型电池供
电。通过采用DSSS 编码、半正弦脉冲形状的偏移正交相移键控调制、128 位加密算法等先进技术,可以
保障通信与数据的安全性。图所示为嵌入式应变传感器节点的内部结构框图,其中内嵌了 TI 最新单芯片 Z
igBee SoC 的双核多线程结构。
嵌入式应变传感器节点的内部结构框图(内嵌 TI 最新单芯片 ZigBee SoC 的双核多线程结构)
本设计为可外接应变片的开放式传感器,应变测量传感器采集应变片电桥失衡产生的微伏级电压信
号,比其它采集毫伏级信号的传感器要复杂得多(如温度、振动、烟尘传感器),其主要原因是: